[發明專利]一種多相永磁同步電機的閉環相位補償控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201910032113.2
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109687796B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 曲榮海;劉旭;孔武斌
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02P21/24
• 分類號: H02P21/24;H02P21/22;H02P6/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發明公開了一種多相永磁同步電機的閉環相位補償控制方法及裝置。本發明根據開環電壓給定算法在各諧波平面約定的電壓d?q分量和參考電壓矢量數學關系，建立閉環系統約定電壓d?q分量和實際電壓d?q分量的數學關系，從而得到約定電壓α?β分量和實際電壓d?q分量的數學關系。在多相永磁同步電機實際閉環控制系統中，引入一個相位補償角在各諧波平面算法脈寬調制時疊加電機實際反饋角θ_r，以補償實際電壓d?q分量大小及符號關系對U_αβ的影響。本發明將傳統算法的開環電壓給定方式拓展到了閉環d?q電壓跟蹤方式。

技術領域

本發明屬于交流電機與驅動控制領域，更具體地，涉及一種多相永磁同步電機的閉環相位補償控制方法及裝置。

背景技術

相數大于3的多相系統具有低壓器件實現大功率、轉矩性能好和缺相容錯運行等優點，使其在電壓受限的大功率和高可靠性工業應用場合備受青睞。永磁電機優越的可控性，使其在越來越多的工業場景中得到應用。多相永磁同步電機兼具永磁電機可控性好和多相電機可靠性高的優點，因此具有廣闊的應用前景。當前多相永磁同步電機多采用基波正弦供電，沒有發揮其最佳性能。

相比傳統三相電機，多相電機具有更多的設計和控制自由度，方波繞組電機通過方波非正弦供電，能夠實現最佳性能，可以通過諧波注入方波供電技術實現。傳統的非正弦供電技術基于多相異步電機開環電壓參考矢量給定方式，在多相永磁同步電機的閉環下無法正常工作。而多相永磁同步電機必須采用閉環控制方式，以防止電機發生失步引起的失控和安全問題。實際上，對于開環電壓給定方式的多相電機控制算法，均需要各諧波平面單獨補償實際電壓d-q分量大小及符號關系對U_αβ的影響。

在諧波注入非正弦供電技術中，諧波磁場的相位和幅值將作用于氣隙磁密和軛部磁密，非正弦供電時除了選擇合適的諧波電流注入系數，相位關系也必須得到保證。而基于開環電壓給定的諧波注入非正弦供電算法，約定電壓d-q輸入分量和參考矢量的關系為：

由反旋轉變換關系，可以得到約定的d-q平面和α-β平面數學關系：

而在多相永磁同步電機的閉環控制中，應有電壓給定參考矢量V_refk與各諧波平面實際電壓d-q分量的關系為：

即該算法只適應只有給定的情況下，而對于實際閉環控制下，和將由對應諧波平面電流環根據電流誤差經PI環節得到，為一動態調節值。因此，基于給定電壓矢量的諧波注入非正弦供電技術不能分別對u_dk和u_qk進行控制，即不能對電流環進行準確的響應，產生畸變的電壓波形，電機供電的諧波相位相互之間不滿足要求，達不到電壓諧波優化的目的。此外，當前基于開環電壓矢量給定方式的算法均約定了電壓d-q給定方式，在永磁同步電機的閉環控制環境下難以直接拓展應用。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種多相永磁同步電機的閉環相位補償控制裝置和方法，由此解決現有技術難以拓展開環電壓矢量給定算法提高多相永磁同步電機鐵心利用率、輸出轉矩和功率密度等問題。

為實現上述目的，第一方面，本發明提供一種多相永磁同步電機的閉環相位補償控制方法，所述多相永磁同步電機的相數n大于3且為奇數，其存在(n-1)/2個諧波平面，包括以下步驟：

(1)根據電機轉速反饋值和電機轉速給定值之間的誤差值，確定電樞電流給定值，基于電樞電流給定值確定各諧波平面d軸給定電流和各諧波平面q軸給定電流；

(2)將靜止相坐標軸系下的電機n相電流變換為旋轉正交d-q軸系下各諧波平面電流分量；根據旋轉正交d-q軸系下各諧波平面電流分量的d軸電流分量q軸電流分量，分別確定各諧波平面d軸電流反饋值和各諧波平面q軸電流反饋值；