[發明專利]一種永磁同步電機驅動系統的控制方法

無效

• 申請號: 201210180039.7
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102684580A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 李紅梅;周亞男;姚宏洋
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.一種永磁同步電機驅動系統的控制方法，所述永磁同步電機驅動系統的組成包括：逆變器、永磁同步電機、電壓傳感器、電流傳感器、位置傳感器和處理器模塊；其特征是所述控制方法按如下步驟進行：

步驟一、獲得定子a相電流i_a和定子b相電流i_b、轉子實際位置角θ_r、實際速度ω_r以及直流電壓U_dc：

根據由所述電流傳感器檢測到的定子a相電流i_a和定子b相電流i_b以及根據由所述位置傳感器檢測到的轉子實際位置角θ_r，利用式（1）分別獲得轉子同步旋轉坐標系下的定子實際的d軸電流i_d和q軸電流i_q，

idiq=23cosθrcos(θr-23π)cos(θr+23π)-sinθr-sin(θr-23π)-sin(θr+23π)iaib-(ia+ib)---(1)]]>

所述實際速度ω_r是利用所述轉子實際位置角θ_r經過所述處理器模塊中的速度計算模塊獲得的，直流電壓U_dc是采用電壓傳感器獲得的；

步驟二、將步驟一中獲得的直流電壓U_dc、實際速度ω_r、定子實際的d軸電流i_d和q軸電流i_q送入所述處理器模塊的計及磁路飽和及交叉飽和的電流指令變換器，獲得d軸定子電流指令和q軸定子電流指令

a、所述永磁同步電機驅動系統根據設定的給定速度與所述實際速度ω_r經過所述處理器模塊的速度PI調節器獲得定子電流指令

b、利用永磁同步電機的d軸電流i_d和q軸電流i_q獲得d軸電感L_d(i_d,i_q)及q軸電感L_q(i_d,i_q)；

c、定義所述永磁同步電機的定子電流矢量i_s與所述轉子同步旋轉坐標系下的q軸夾角為β角，選取所述β角的大小分別為β⁽¹⁾,β⁽²⁾...β^(x)，并給所述x個β角加上x個索引n，得到x組d軸定子電流指令組和q軸定子電流指令組表達式如式（2）所示：

id(n)=-abs(in*)sinβ(n)iq(n)=in*cosβ(n)n=1,2,...,x---(2)]]>

式(2)中：abs（）表示絕對值函數，n為正整數，β角為0°至90°；

d、利用式（3）獲得最大轉矩電流比控制判斷條件

C1(n)=ψfiq(n)+(Ld(id,iq)-Lq(id,iq))id(n)iq(n)---(3)]]>

式(3)中：ψ_f為永磁體基波磁場在定子繞組中產生的磁鏈；

選取所述最大轉矩電流比控制判斷條件計算結果的最大值所對應的索引n作為第一索引n₁；

利用式（4）獲得弱磁控制判斷條件

C2(n)=abs(ωr2((Lq(id,iq)iq(n))2+(Ld(id,iq)id(n)+ψf)2)-(Udc/3)2)---(4)]]>

選取所述弱磁控制判斷條件計算結果的最小值所對應的索引n作為第二索引n₂；

f）通過比較所述第一索引n₁與所述第二索引n₂的值大小，選取較大值作為第三索引m；實現最大轉矩電流比控制和所述弱磁控制之間的切換，選取所述第三索引m及相鄰索引m-1和m+1所對應的d軸定子電流指令組和q軸定子電流指令組以及所述d軸定子電流指令組和q軸定子電流指令組所對應的最大轉矩電流比控制判斷條件或弱磁控制判斷條件利用式（5）獲得d軸定子電流指令和q軸定子電流指令

id*=(id(m-1))2(C1or2(m+1)-C1or2(m))+(id(m+1))2(C1or2(m)-C1or(m-1))+(id(m))2(C1or2(m-1)-C1or2(m+1))2(id(m-1)(C1or2(m+1)-C1or2(m))+id(m+1)(C1or2(m)-C1or2(m-1))+id(m)(C1or2(m-1)-C1or2(m+1)))iq*=sign(in*)in*2-id*2---(5)]]>

若m=1或m=x，則d軸定子電流指令和q軸定子電流指令按照式（6）獲得：

id*=id(m)iq*=sign(in*)in*2-id*2---(6)]]>

步驟三、利用d軸定子電流指令和q軸定子電流指令以及轉子實際位置角θ_r獲得所述逆變器的控制信號：

a、根據所述d軸定子電流指令和q軸定子電流指令與所述定子實際的d軸電流i_d和q軸電流i_q經過所述處理器模塊的電流PI調節器獲得定子d軸電壓指令和q軸電壓指令

b、根據所述定子d軸電壓指令和q軸電壓指令以及所述轉子實際位置角θ_r，經過所述處理器模塊的PWM調制模塊獲得所述逆變器的三個控制信號Sa、Sb和Sc，從而利用所述逆變器的三個控制信號Sa、Sb和Sc實現對所述永磁同步電機的控制。