[發明專利]一種永磁同步電機控制方法及系統

有效

• 申請號: 201710597779.3
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107181439B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 馮江華;許峻峰;鄭漢鋒;梅文慶;劉勇;文宇良;張朝陽;甘韋韋;黃佳德;曾小凡
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P21/20;H02P21/30
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發明公開了永磁同步電機控制方法及系統，該方法包括：根據接收的給定轉矩和反饋轉矩進行閉環控制輸出q軸給定電流，根據q軸給定電流計算得到d軸最優電流；對q軸給定電流以及d軸最優電流進行修正并利用修正結果以及對應反饋電流進行閉環控制得到q軸磁鏈給定、d軸磁鏈給定、q軸電流給定和d軸電流給定；根據磁鏈給定和電流給定以及對應反饋磁鏈，計算q軸輸出電壓和d軸輸出電壓；根據q軸輸出電壓和d軸輸出電壓，利用SVPWM控制方法計算得到相應的開關脈沖，并將開關脈沖發送給對應逆變器；將電流控制和直接轉矩控制結合起來，實現對轉矩和電流的同時控制，解決一般直接轉矩控制方法中的全部缺點。

技術領域

本發明涉及電機控制技術領域，特別涉及一種永磁同步電機控制方法及系統。

背景技術

永磁同步電機即由永磁體勵磁產生同步旋轉磁場的同步電機，永磁同步電機可以將電機整體地安裝在輪軸上，形成整體直驅系統，即一個輪軸就是一個驅動單元，省去了一個齒輪箱。其具有功率效率高以及功率因數高；發熱小，對應電機冷卻系統結構簡單、體積小、噪聲??；允許的過載電流大，可靠性顯著提高；由于沒有齒輪箱，可對轉向架系統隨意設計：如柔式轉向架、單軸轉向架，使列車動力性能大大提高等特點，廣泛使用在機車中。

目前，直接轉矩控制(DTC)在異步電機控制中已經很成熟，但應用在永磁同步電機控制中還存在以下問題：

第一：轉矩諧波較大；

第二：需要更改磁鏈給定大小，實現永磁電機最大轉矩電流比(MTPA)控制；

第三：對電機定子電流大小無法直接控制。

對于上述問題二要實現MTPA控制，就不能采用恒磁通控制，要根據運行工況實時優化磁鏈給定大小。由于永磁同步電機定子磁鏈大小和轉矩大小的數學表達式非常復雜，目前只能通過曲線擬合的方式得到磁鏈給定。該方法能減小在恒磁通控制下電機電流偏大的問題，但在實際工程應用中，由于電機參數誤差、磁鏈觀測偏差等無法保證實際電流準確地按照MTPA曲線運行，因而該適應性較差。對于問題三由于直接轉矩控制策略本身不直接控制電流造成的，因此無法像矢量控制技術那樣，直接對電機電流進行限制和保護。在負載異常過大時，可能會導致電機電流超過限定值，嚴重時可能會發生過流。因此，如何解決上述技術問題，是本領域技術人員亟需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種永磁同步電機控制方法及系統，將電流控制和直接轉矩控制結合起來，實現對轉矩和電流的同時控制，解決一般直接轉矩控制方法中的全部缺點。

為解決上述技術問題，本發明提供一種永磁同步電機控制方法，所述方法包括：

根據接收的給定轉矩和反饋轉矩，進行閉環控制輸出q軸給定電流，并根據所述q軸給定電流計算得到d軸最優電流；

對所述q軸給定電流以及所述d軸最優電流進行修正，并利用修正結果以及對應反饋電流進行閉環控制得到q軸磁鏈給定、d軸磁鏈給定、q軸電流給定和d軸電流給定；

根據所述q軸磁鏈給定、所述d軸磁鏈給定、所述q軸電流給定、所述d軸電流給定以及對應反饋磁鏈，計算q軸輸出電壓和d軸輸出電壓；

根據所述q軸輸出電壓和所述d軸輸出電壓，利用SVPWM控制方法計算得到相應的開關脈沖，并將所述開關脈沖發送給對應逆變器。

可選的，根據所述q軸給定電流計算得到d軸最優電流，包括：

根據所述q軸給定電流I_q,mtpa^*利用公式I_d,mtpa^*＝-k_mtpa|I_q,mtpa^*|計算得到d軸最優電流I_d,mtpa^*；其中，k_mtpa為比例系數。