[發(fā)明專利]一種永磁同步電機MTPA控制與單電流弱磁控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811387785.7
• 申請日: 2018-11-21
• 公開（公告）號: CN109495052A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣說東;羅濤;李理;劉訓龍
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭電機股份有限公司
• 主分類號: H02P25/022
• 分類號: H02P25/022;H02P23/00
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

本發(fā)明涉及一種永磁同步電機MTPA控制與單電流弱磁控制方法，其根據(jù)判斷當前以及判斷u_s≤u_smax,若是，則使用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制策略，將交軸電流給定值和交軸電流i_q進行誤差計算，得到交軸電流差值e_iq。切換控制器選擇e_iq，將e_iq送入PI控制器Ⅱ，經(jīng)耦合補償?shù)贸鰑_q；若否，則使用單電流控制策略，利用直接計算得出u_q。本發(fā)明采用u_s≤u_smax作為進入弱磁控制的條件和作為退出弱磁的條件，使得MTPA控制與單電流弱磁控制兩種控制策略可以平滑切換，同時保證了切換后系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種永磁同步電機MTPA控制與單電流弱磁控制方法。

背景技術(shù)

在眾多類型的電機中，永磁同步電機(PMSM)以其體積小、重量輕、效率高、功率密度大、等顯著優(yōu)點，正逐漸發(fā)展成為電動汽車主流驅(qū)動電機。為使混合動力汽車具有更好的動力性能，要求電機有較寬的調(diào)速范圍和較大的輸出轉(zhuǎn)矩，其恒功率運行區(qū)間也要更大。隨著電機轉(zhuǎn)速升高，電機定子繞組的反電勢線性增加。當電機控制需求電壓達到或超過控制器可以提供的最大電壓時，必須進行弱磁控制。但隨著轉(zhuǎn)速、負載扭矩的升高，弱磁程度的不斷加深，交、直軸的耦合嚴重，導致現(xiàn)有弱磁控制效果不甚理想，容易出現(xiàn)電流震蕩引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定，甚至造成IGBT過流故障保護，進而影響電動汽車的高速行駛性能。

內(nèi)置式永磁同步電動機運行區(qū)域分為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)。當電機處于恒轉(zhuǎn)矩區(qū)時，通常采用最大轉(zhuǎn)矩電流比(MTPA)控制策略；當電機處于恒功率區(qū)時，通常采用公式法和負直軸電流補償法。但隨著轉(zhuǎn)速提升，電機交軸和直軸電流之間耦合加深，導致交軸電流調(diào)節(jié)器與直軸電流調(diào)節(jié)器控制效果變差容易過流，單電流控制方案是解決上述問題的有效途徑。常規(guī)單電流調(diào)節(jié)器弱磁控制時，電機交流電壓通過公式直接給定，其中u_q2是由單電流控制策略直接計算得出的交軸電壓，u_smax是最大電壓矢量幅值，u_d是直軸電壓。從MTPA控制切換到單電流弱磁控制，由于兩種控制計算直軸電壓的方式不同，參照圖1所示的u_q1與u_q2很難實現(xiàn)同步無縫銜接，因此在切換時存在較大的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩波動，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的波動又會影響切換的條件，可能引起系統(tǒng)在切換點頻繁動作，進而引起更大的切換波動，甚至系統(tǒng)發(fā)散。其中u_q1是MTPA控制策略時的交軸電壓。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服以上缺陷，提供一種平滑切換的永磁同步電機MTPA控制與單電流弱磁控制方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種永磁同步電機MTPA控制與單電流弱磁控制方法，其包括以下步驟：

步驟1、檢測電機轉(zhuǎn)速n，轉(zhuǎn)子位置角θ，電機三相電流i_a，i_b，i_c，并計算出永磁同步電機的直軸電流i_d和交軸電流i_q；

步驟2、根據(jù)直軸電流i_d、交軸電流i_q和電機參數(shù)計算出電磁轉(zhuǎn)矩值T_e，將給定轉(zhuǎn)矩值T_m和電磁轉(zhuǎn)矩值T_e進行誤差計算，再送入PI控制器Ⅰ，得到交軸電流參考值i_q′；

步驟3、采用最大轉(zhuǎn)矩電流比(MTPA)算法，計算出直軸電流給定值再根據(jù)最大電流限制值和計算得到交軸電流給定值

步驟4、根據(jù)上一時刻的直軸電壓u_d和交軸電壓u_q，通過公式計算出電壓矢量幅值u_s，其中直軸電壓u_d和交軸電壓u_q的初始值都為0；