[發明專利]一種大功率表面式永磁同步電機控制方法

有效

• 申請號: 201610370891.9
• 申請日: 2016-05-30
• 公開（公告）號: CN105811837B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 張瑞峰;詹哲軍;李學亮;張雅琨;李昊;霍雨翔;李曉輝
• 申請（專利權）人: 中國鐵路總公司;中車永濟電機有限公司
• 主分類號: H02P21/16
• 分類號: H02P21/16
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙)14100
• 代理人: 朱源

技術領域

本發明涉及永磁同步電機控制方法，具體是一種大功率表面式永磁同步電機控制方法。

背景技術

永磁同步電機因其具有快響應、高功率密度、低損耗、高效率等優點，而被廣泛應用于工業自動化領域。傳統的永磁同步電機控制方法主要采用雙環(電流環、轉速環)控制，其電流環主要采用解耦控制。實踐表明，傳統的控制方法由于解耦的準確性依賴于電機參數的準確性，而電機參數在電機運行過程中會隨著工作環境的變化而發生變化，因此會造成解耦的不準確，從而對電機控制性能造成影響。基于此，有必要發明一種全新的永磁同步電機控制方法，以有效解決傳統的永磁同步電機控制過程中因電機參數變化而造成解耦不準確的問題。

發明內容

本發明為了解決傳統的永磁同步電機控制過程中因電機參數變化而造成解耦不準確的問題，提供了一種大功率表面式永磁同步電機控制方法。

本發明是采用如下技術方案實現的：

一種大功率表面式永磁同步電機控制方法，該方法是采用如下步驟實現的：

步驟a在步驟d開始前運行；

步驟b和步驟c在步驟d開始后與步驟d同時運行；

a.參數的離線辨識過程：

a1.在離線辨識開始時，根據實時獲取的永磁同步電機定子溫度值T查詢定子的溫度阻值對照表，得到定子電阻值R_s4；

a2.定子電感的離線辨識過程：

對永磁同步電機施加一個固定矢量的電壓，并將該電壓維持一定時間，由此對永磁同步電機的直軸進行定位；在定位過程中，永磁同步電機的永磁體磁鏈的直軸與所施加的電壓方向一致，且永磁同步電機靜止；此時，記錄U相電流的穩態值；

待定位結束后，停止對永磁同步電機施加電壓，使得定子電流逐漸下降至零；此時，重新對永磁同步電機施加一個相同矢量的電壓，使得定子電流逐漸上升并穩定，同時測量得到U相電流從施加電壓開始到達穩態值的0.632倍時所需的時間t_0.632；

根據公式(1)，辨識得到離線的定子電感值公式(1)表示為：

a3.永磁體磁鏈的離線辨識過程：

永磁同步電機的數學模型表示為：

當永磁同步電機采用i_d＝0控制，且運行到穩定狀態時，R_si_d＝0、L_dpi_d＝0、L_qpi_q＝0、ωL_di_d＝0，公式(2)由此簡化為：

由可得：

令永磁同步電機在i_d＝0且空載的情況下運行，則i_q為極小值，且包含i_q的項均可忽略，公式(4)由此等效為：

公式(5)中：u_s表示定子電壓值；ω表示電角速度；f表示定子頻率；

根據公式(5)，辨識得到離線的永磁體磁鏈值然后，關停永磁同步電機；

b.參數的在線辨識過程：

b1.采用模型參考自適應的方法，并采用通過Popov超穩定理論所得到的自適應率，得到在線辨識公式；在線辨識公式表示為：

公式(6)-(8)中：R_{s_old}表示上一拍估計出的定子電阻值；L_{s_old}表示上一拍估計出的定子電感值；ψ_{f_old}表示上一拍估計出的永磁體磁鏈值；表示本拍估計出的定子電阻值；表示本拍估計出的定子電感值；表示本拍估計出的永磁體磁鏈值；表示在線辨識過程中估計出的定子電流勵磁分量；表示在線辨識過程中估計出的定子電流轉矩分量；和可利用估計出的電機參數并根據電機的數學模型計算得到；

b2.在永磁同步電機的運行控制過程中，實時獲取d軸電壓值u_d、q軸電壓值u_q、定子電流勵磁分量i_d、定子電流轉矩分量i_q、電角速度值ω；

在在線辨識開始時，根據實時獲取的永磁同步電機定子溫度值T查詢定子的溫度阻值對照表，得到定子電阻值R_s4；

將定子電阻值R_s4、離線的定子電感值離線的永磁體磁鏈值作為在線辨識的初始值；