[發(fā)明專利]永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩參數(shù)測量方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310324976.X
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103427752A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龔旦;高明強(qiáng);陸斌
• 申請（專利權(quán)）人: 新譽集團(tuán)有限公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P25/02
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 陳磊

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及永磁同步電機(jī)（permanent?magnet?synchronous?motor，簡稱為PMSM），具體地說是一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩參數(shù)測量方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著純電動汽車的迅速發(fā)展，永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)使用得越來越廣泛，同時對電機(jī)參數(shù)的精度要求也越來越高。在永磁同步電機(jī)牽引控制系統(tǒng)中，主要的控制對象為電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，由于驅(qū)動系統(tǒng)中并無力矩傳感器，那么就需要精確的電機(jī)參數(shù)來估算輸出力矩。

目前估算電機(jī)參數(shù)的方法有很多，例如申請?zhí)枮?01010268861.X的中國發(fā)明專利申請就公開了一種永磁同步電機(jī)的參數(shù)獲取方法。該方法為測量直流母線電壓，采用數(shù)字式滯環(huán)型脈沖調(diào)制解調(diào)控制方式，控制逆變器向PMSM輸出電流；并檢測PMSM中與輸入電流對應(yīng)的線電壓和相電流；并根據(jù)控制逆變器向PMSM輸出的不同的電流，計算永磁同步電機(jī)的定子電阻、永磁體勵磁磁鏈的磁感應(yīng)強(qiáng)度ψ_f和/或d軸的電感值L_d以及q軸的電感值L_q，實現(xiàn)了對PMSM中上述三個參數(shù)精確計算，并有效的提高了矢量控制技術(shù)對PMSM的控制效果。此方法在一般的控制系統(tǒng)中較為實用，當(dāng)電機(jī)參數(shù)測出以后就可根據(jù)電機(jī)方程計算輸出轉(zhuǎn)矩。但是這種方法的缺陷也十分明顯，其缺陷就是電機(jī)參數(shù)精度不高，從而導(dǎo)致輸出轉(zhuǎn)矩誤差較大。在永磁同步電機(jī)實際運行時，電機(jī)內(nèi)部參數(shù)應(yīng)該是時變的，而這種方法測得的參數(shù)只是一個固定值，并不是一條變化的曲線。在純電動汽車牽引系統(tǒng)中，要保持電機(jī)運行中電機(jī)輸出力矩被精確的估算，那么必須要測量出電機(jī)參數(shù)的變化曲線。

和轉(zhuǎn)矩估算有關(guān)的電機(jī)參數(shù)主要為永磁體勵磁磁鏈、d軸的電感值L_d以及q軸的電感值L_q。要精確測量上述三個參數(shù)的變化曲線較難，需要測的數(shù)據(jù)量也十分龐大，但是由電機(jī)原理可知這三個參數(shù)之所以會發(fā)生變化，主要是因為電機(jī)定子電流發(fā)生變化，所以只要測量在不同電流下電機(jī)輸出的力矩也能達(dá)成同樣的效果，電機(jī)參數(shù)的變化因素也已包含在內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述問題，提供一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩參數(shù)測量方法及裝置，該方法及裝置可精確估算永磁同步電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。

按照本發(fā)明的技術(shù)方案：一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩參數(shù)測量方法，包括以下步驟：

1)?將永磁同步電機(jī)、編碼器、CLAKE變換模塊、PARK變換模塊、PI調(diào)節(jié)器、PARK逆變換模塊、SVPWM模塊及逆變器構(gòu)建成電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)的PI參數(shù)，讓電流、轉(zhuǎn)速的波動降至最小；

2)將電機(jī)轉(zhuǎn)速升至額定轉(zhuǎn)速，然后以一個定值為單位逐步增加給定轉(zhuǎn)矩；每次加負(fù)載時，首先將d軸電流降為0，此時電機(jī)的輸出力矩為q軸電流與轉(zhuǎn)子磁鏈產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩并無磁阻轉(zhuǎn)矩，電流穩(wěn)定后逐漸減小d軸電流，觀察當(dāng)定子的合成電流降至最小時記錄此時的d、q軸電流和與其相對應(yīng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩；

3)根據(jù)測得的d、q軸電流參數(shù)與相應(yīng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩制作轉(zhuǎn)矩-電流表格，將其寫入控制程序中，當(dāng)給定轉(zhuǎn)矩傳入控制器時，直接由查表給出d、q軸電流給定，完成對永磁同步電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的精確控制。

所述步驟2)中以5N.m這一定值為單位逐步增加給定轉(zhuǎn)矩。

所述步驟2)中采用MTPA的方式確保定子單位電流輸出轉(zhuǎn)矩最大。

一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩參數(shù)測量裝置，用于測量永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩參數(shù)，其特征是：所述裝置包括直流穩(wěn)壓電源、逆變器、驅(qū)動控制器、編碼器、扭矩儀及測功機(jī)，所述測功機(jī)通過所述扭矩儀與所述永磁同步電機(jī)的輸出軸相連，所述永磁同步電機(jī)與所述編碼器、所述驅(qū)動控制器及所述逆變器之間構(gòu)建成電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述逆變器與所述直流穩(wěn)壓電源相連。

所述驅(qū)動控制器包括轉(zhuǎn)速環(huán)PI調(diào)節(jié)器、q軸電流環(huán)調(diào)節(jié)器、d軸電流環(huán)調(diào)節(jié)器、PARK逆變換模塊、SVPWM模塊、PARK變換模塊及CLAKE變換模塊，所述轉(zhuǎn)速環(huán)PI調(diào)節(jié)器、所述q軸電流環(huán)調(diào)節(jié)器、所述PARK逆變換模塊、所述SVPWM模塊、所述逆變器、所述永磁同步電機(jī)與所述編碼器構(gòu)成所述轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述d軸電流環(huán)調(diào)節(jié)器、所述PARK逆變換模塊、所述SVPWM模塊、所述逆變器、所述CLAKE變換模塊及所述PARK變換模塊構(gòu)成所述電流閉環(huán)控制系統(tǒng)。

所述扭矩儀分別通過聯(lián)軸器與所述永磁同步電機(jī)及所述測功機(jī)相連。