[發明專利]一種永磁同步電機最大轉矩電流比控制裝置

有效

• 申請號: 201810232807.6
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108448976B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 陳吉紅;冉玉標;楊立志;聶勇祥;鄭武
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P25/022
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 張彩錦;曹葆青

本發明屬于永磁同步電機控制領域，并公開了一種永磁同步電機最大轉矩電流比控制裝置。其包括三相/二相轉換單元、二相/三相轉換單元、永磁同步電機和改進MTPA控制單元，永磁同步電機與三相/二相轉換單元連接，改進MTPA控制單元與二相/三相轉換單元連接，三相/二相轉換單元與改進MTPA控制單元相連，其中，改進MTPA控制單元通過對原有最大轉矩電流比控制方法進行改進，改變d軸參考電流，檢測永磁同步電機輸入電流矢量I_s值的變化情況，反饋d軸參考電流，使電流矢量I_s變小。通過本發明，計算簡單，不依賴永磁同步電機參數，不受其參數變化影響，控制效率高，魯棒性強。

技術領域

本發明屬于永磁同步電機控制領域，更具體地，涉及一種永磁同步電機最大轉矩電流比控制裝置。

背景技術

永磁同步電機具有結構簡單、運行可靠、體積小、重量輕、效率高、過載能力強等優點廣泛地應用于各種工業場合。因而研究人員、科學家及工程師對其都進行了深入的研究。

永磁同步電機電氣特性的參數主要有四個：定子電阻、d軸電感、q軸電感和永磁體磁鏈。現在大部分控制方法為了計算簡單，通常認為這些參數是固定不變的，但是由于制造誤差和永磁同步電機運行時的溫度、定子電流飽和的影響，永磁同步電機參數會隨之發生變化，并難以實時進行測量，原有的控制方法不能達到很好的控制效果；對于表貼式永磁同步電機而言，理想情況下d、q軸電感相等，i_d＝0控制能達到好的控制效果，但電機實際運行時d、q軸電感并不完全相等；對于內嵌式永磁同步電機而言，電流矢量i_d＝0控制雖然簡單，但沒有充分利用其凸極性產生的磁阻轉矩。而最大轉矩電流比控制計算較為復雜，且受永磁同步電機參數變化影響較大。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種永磁同步電機最大轉矩電流比控制裝置，通過在二相/三相轉換單元連接和三相/二相轉換單元之間設置改進MTPA控制單元，對現有技術中最大轉矩電流比控制方法進行改進，改變d軸輸入電流，檢測永磁同步電機輸出電流矢量I_s值的變化情況，反饋改變后的d軸輸入電流，由此解決永磁同步電機控制計算復雜和受永磁同步電機參數變化影響較大的缺點。

為實現上述目的，按照本發明，提供了一種永磁同步電機最大轉矩電流比控制裝置，所述控制裝置包括三相/二相轉換單元、二相/三相轉換單元、永磁同步電機和改進MTPA控制單元，其特征在于，

所述永磁同步電機與所述三相/二相轉換單元連接，該三相/二相轉換單元將永磁同步電機的實時三相電流轉化為q軸和d軸實時電流；

所述改進MTPA控制單元與所述二相/三相轉換單元連接，該改進MTPA控制單元用于將預設初始d軸參考電流、q軸和d軸實時電流轉化并獲得d軸參考電流

所述三相/二相轉換單元與所述改進MTPA控制單元相連，所述參考電流與所述d軸實時電流經過運算器和PI控制器后轉化為d軸當前參考電壓U_d，作為所述三相/二相轉換單元的一個輸入，同時，預設初始參考轉速n_ref、電機實時轉速n與所述q軸實時電流通過運算器和PI控制器后轉化為q軸當前參考電壓U_q，作為所述三相/二相轉換單元的另一個輸入，該二相/三相轉換單元將其兩個輸入轉換為永磁同步電機的控制電壓，從而實現永磁同步電機的控制，

其中，所述改進MTPA控制單元獲得d軸參考電流是按照下列方式：

利用該q軸和d軸實時電流計算獲得實時電流矢量I_s，將該實時電流矢量I_s與預設電流矢量I_s*比較，根據比較的結果對所述預設的d軸參考電流進行調整，從而降低所述實時電流矢量I_s，調整后的d軸參考電流即為所需的d軸參考電流

進一步優選地，所述三相/二相轉換單元包括依次連接的電流傳感器、CLARK變換模塊和PARK變換模塊。