[發明專利]基于多階滯環的永磁同步電機矢量控制系統和方法

在審

• 申請號: 201410295082.7
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN104113255A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 陳輝;鄒忠月;王斌;王嵩飛;郝永輝;趙棟梁
• 申請（專利權）人: 三門峽速達交通節能科技股份有限公司
• 主分類號: H02P21/13
• 分類號: H02P21/13
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 楊妙琴

技術領域：

????本發明屬于交流電機控制技術領域，具體是涉及一種基于多階滯環的永磁同步電機矢量控制系統以及控制方法。

背景技術：

????21世紀以來，全世界不僅面臨著石油危機問題,而且嚴重的環境污染問題也接踵而至。汽車尾氣的排放成為大氣污染、溫室效應形成的一個重要原因,威脅著人類的生存。在這樣的環境下,發展零排放、新能源汽車得到了全世界人們的重視。電機驅動控制系統是電動汽車的核心技術之一，要使電動汽車具有良好的性能，則必須提高電機工作的穩定性和控制性能。

????永磁同步電機本身就是一個高階、非線性、強耦合的多變量系統，因此很難對這樣一個復雜的系統進行精確的目標化控制。20世紀70年代初，德國學者F.Blaschke?等人提出了矢量控制原理，針對交流電機這個強耦合的控制對象，采用參數重構的現代控制理論來解耦，進行矢量變換，仿照直流調速原理，使交流調速系統的動、靜態性能達到直流調速的水平。?

????要控制電機歸根結底是要對其產生的電磁轉矩進行控制，而其電磁轉矩的大小完全決定于定子電流的幅值和相位。也就是說電磁轉矩的響應速度取決于定子電流的跟蹤能力。現有的電流跟蹤控制方法主要有SPWM、滯環電流控制、SVPWM等。這些方法各有優缺點，其中滯環電流控制具有響應速度快、穩定性好、自然限制峰值電流等優點，但是其開關頻率隨電流變化率變化而波動，造成開關損耗比較大。?

發明內容：

為了解決現有方法存在的問題，本發明提出了一種基于多階滯環的永磁同步電機矢量控制系統和方法，旨在提高電流響應速度，減少電流諧波，以使電機能根據指令快速響應，并且也能有效的減少轉矩脈動。

本發明采用的技術方案為：一種基于多階滯環的永磁同步電機矢量控制系統，包括永磁同步電機，還包括：速度控制器，將給定速度與實際測得的速度之差轉化成q軸指令電流；Clarke變換模塊，將永磁同步電機的三相靜止電流變換到兩相靜止坐標系下的電流；park逆變換模塊，將兩相旋轉指令電流變換到兩相靜止坐標系下的電流；多階滯環比較器，將兩相靜止坐標系下的電流差值輸入，輸出六路PWM波，用于驅動三相逆變器單元；三相逆變器，根據輸入的六路PWM波產生三相電壓，以驅動永磁同步電機；轉速角度測量模塊，用于測量轉速和角度。?

????進一步，所述多階滯環比較器對軸分別使用四階和三階滯環比較器。?

????本發明還提供了基于多階滯環的永磁同步電機矢量控制系統所采用的控制方法，將測得的三相靜止坐標系下的電流經過Clarke變換模塊后得到兩相靜止坐標系下的電流。?

????進一步，所述多階滯環比較器分別輸入指令電流和實測電流的差值，以及指令電流與實測電流的差值，并將得到的差值進行多階滯環比較，最后通過開關矢量表確定六個開關的通斷情況。?

????本發明產生的有益效果是：采用了多階滯環比較器進行電流跟蹤控制，能在降低開關器件開關頻率的同時，使電流快速收斂至誤差域內，有效地降低了開關器件的損耗，進一步使系統具有較強的系統魯棒性和快速響應性。?

附圖說明：

????圖1是本發明的控制方法原理圖；

????圖2是本發明中的多階滯環比較器的原理圖；

????圖3是開關矢量表。

具體實施方式：

????下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

如圖1所示，一種基于多階滯環的永磁同步電機矢量控制系統，該系統采用閉環控制，主要包括速度控制器1、park逆變換模塊2、多階滯環比較器3、三相逆變器4、Clarke變換模塊5、轉速角度測量模塊6和永磁同步電機7。?

?在系統進行工作時，整個系統采用直流供電，輸入的直流電首先會使系統產生一個初始的PWM信號驅動三相逆變器4進行工作，三相逆變器4將直流電轉換成交流電，用于驅動永磁同步電機7進行工作。?