[發明專利]一種永磁同步電機控制方法

有效

• 申請號: 201410082187.4
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103840733A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 包偉;徐華中;羅俊;楊忍;李向華;王維;曾春年;孫洪偉
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 武漢荊楚聯合知識產權代理有限公司 42215
• 代理人: 王健

技術領域

本發明涉及一種電機控制方法，尤其涉及一種永磁同步電機控制方法，屬于電機控制技術領域。?

背景技術

永磁同步電機在現代化建設的地位非常重要，廣泛應用于國防、工業、建筑業等鄰域。傳統的永磁同步電機控制方法在控制性能、效率等方面已不能完全滿足需求，為應對這些不足，對永磁同步電機控制方法展開了新的研究和發展。

隨著鐵磁材料的新發現及電力半導體的快速發展，永磁電機的控制性能有較大的提升空間。在相同的永磁電機硬件設施情況下，傳統控制方法存在過于依賴電機參數，控制拓撲結構復雜，并且存在實際調試困難的情況。傳統控制方法存在調試初期即容易發生失步和越步，由于其直軸電壓和交軸電壓嚴格根據電機數學模型或PID算法獲得，且其直軸電壓和交軸電壓對電機控制性能的穩定性和動態性能存在耦合關系，控制性能非常依賴調試參數。

中國專利授權公告號為：CN?102386834A，公告日為：2012年3月21日的發明專利公開了一種永磁同步電機的矢量控制方法和裝置，方法包括：將等效于轉子坐標系下的d軸電流和q軸電流解耦，通過PI調節獲得d軸電壓和q軸電壓，進行空間矢量脈寬調制，用調制后的信號控制牽引逆變器以驅動電機運行，作為解耦控制信號的d軸電流的給定值和q軸電流的給定值通過如下方法獲得：將轉子實際角速度信號與預先給定角速度信號進行比較，對比較信號進行PI調節后，獲得轉子的給定轉矩；根據給定轉矩獲得d軸電流的初始給定值；根據實際角速度信號獲得d軸電流的調節值，根據d軸電流的初始給定值和d軸電流的調節值獲得d軸電流的給定值，然后根據給定轉矩和d軸電流的給定值獲得q軸電流的給定值。但是該定位方法的計算過程復雜，需要進行復雜的三角函數計算，計算量較大，而且控制性能對電機參數的依賴較大，調試初期極容易發生失步和越步，同時還需要進行復雜的電壓變換，計算時間較長，控制效果不佳。?

發明內容

本發明的目的是針對現有的永磁同步電機控制方法計算過程復雜，計算量較大，電機控制性能非常依賴電機參數，傳統控制方法存在調試初期極容易發生失步和越步，而且需要進行復雜的電壓變換，計算時間較長，控制效果不佳的缺陷和不足，現提供一種計算過程簡單，通過直接輸出電壓矢量，省去了旋轉兩相坐標系到靜止兩相坐標系下的電壓變換，從而省去其中的部分三角函數計算，節省了計算時間，控制效果更佳的一種永磁同步電機控制方法。

為實現上述目的，本發明的技術解決方案是：一種永磁同步電機控制方法，包括以下步驟：

a、通過位置傳感器獲得電機當前的轉子位置信息????????????????????????????????????????????????和轉速信息，并通過電流傳感器采集電機的三相電流、、，根據永磁同步電機的數學模型推導電機當前的電磁轉矩；

b、在得到電機的速度信息、轉矩信息后分別和給定的速度、轉矩進行做差運算，獲得當前轉速、轉矩的實時誤差分別為、，若是對電機進行閉環控制：對速度誤差或轉矩誤差進行計算，得出結果為輸出電壓矢量的大小，總是大于等于0；若是對電機進行開環環控制，則直接給定；

c、隨后根據電機控制器的直流電源電壓已知為Vdc，對輸出電壓矢量的大小進行溢出判別：若小于0，則；若，則?；否則維持不變；

d、再根據采集得到的三相電流、、及電機數學模型推導計算電機的直軸電流、交軸電流和電流矢量大小；

e、根據電流矢量的大小或直軸電流與交軸電流進行計算，計算結果為輸出電壓矢量角度的補償角；根據位置傳感器采集的轉速進行計算，計算結果為輸出電壓矢量Us角度的補償角，若電機的旋轉方向為逆時針方向，則輸出電壓矢量的角度為；若電機的旋轉方向為順時針方向，則輸出電壓矢量的角度為；

f、對輸出電壓矢量的角度進行溢出判別：若，；否則維持不變；

g、最后根據輸出電壓矢量的大小和角度，進行空間矢量脈沖寬度調制；將調制波進行隔離驅動功率開關器件進而驅動電機。

所述a步驟中對采集的電流進行3/2變換和park變換運算方法如下：

。

所述a步驟中根據永磁同步電機的數學模型推導電機當前的電磁轉矩的方法如下：，，，其中永磁同步電機的參數勵磁常數為，磁極對數為，直軸電感為,交軸電感為。

所述b步驟中在得到電機的速度信息、轉矩信息后分別和給定的速度、轉矩進行做差運算的具體計算方法為：，，。

所述d步驟中計算電流矢量大小的方法如下：。