[發明專利]一種永磁同步電機MTPA控制與FW控制的切換方法

在審

• 申請號: 201910830013.4
• 申請日: 2019-09-04
• 公開（公告）號: CN110535390A
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 蘇丹丹;楊昆;董小平;付超超
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: H02P21/05
• 分類號: H02P21/05;H02P21/00;H02P21/12
• 代理公司: 13112 石家莊國域專利商標事務所有限公司
• 代理人: 胡素梅<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明提供了一種永磁同步電機MTPA控制與FW控制的切換方法，在由MTPA控制切換至FW控制的過程中，基于調制比確定切換點；在由FW控制切換至MTPA控制的過程中，基于d軸電流確定切換點。基于調制比或d軸電流的永磁同步電機MTPA控制與FW控制的切換方法，能夠避免電機轉速、輸出轉矩的大小、直流母線電壓的高低、電機參數的變化等對切換點的影響，保證了電機輸出轉矩與參考轉矩基本一致，提高了永磁體同步電機工作的平順性。

技術領域

本發明涉及電機控制領域，具體地說是一種永磁同步電機MTPA控制與FW控制的切換方法。

背景技術

在永磁同步電機(PMSM)控制中，當直流母線電壓為額定值且電機輸出轉矩為額定轉矩時，所對應的電機轉速稱為基速。基速以下稱為恒轉矩區，通常采用單位電流最大轉矩(MTPA)控制以降低電機銅耗，提高運行效率。基速以上稱為恒功率區，通常采用弱磁(FW)控制以削弱氣隙磁鏈并限制反電動勢使其不隨轉速提高而增大。

MTPA是指在參考轉矩給定的前提下，通過合理分配d軸和q軸的電流分量，使定子電流最小，即單位電流下電機輸出轉矩最大的控制方法。MTPA控制可以減小電機銅耗，提高運行效率，優化系統性能。此外，由于逆變器所需輸出的電流較小，對逆變器的容量要求可相對降低。FW控制是實現永磁同步電機高速運行的重要手段，通過FW控制以削弱氣隙磁鏈并限制反電動勢使其不隨轉速提高而增大。

當永磁同步電機工作在恒轉矩區時，為了提高驅動系統效率，一般采用MTPA控制策略；而當永磁同步電機工作在恒功率區時，為了保證電機的正常工作，必須采用FW控制策略。在恒功率區，為提高逆變器效率，逆變器輸出最大空間電壓矢量，此時可通過控制最大電壓矢量與q軸電壓之間的夾角來保證輸出轉矩與目標轉矩相一致，稱為基于空間電壓矢量角度的FW控制。

MTPA控制一般是雙閉環的控制策略，而基于空間電壓矢量角度的FW控制是單閉環控制。如何實現永磁同步電機在雙閉環控制器與單閉環控制器之間的切換，是保證電機能夠在全速度范圍內工作的前提。

發明內容

本發明的目的就是提供一種永磁同步電機MTPA控制與FW控制的切換方法，以改善永磁同步電機MTPA控制與FW控制切換時的平順性。

本發明的目的是這樣實現的：一種永磁同步電機MTPA控制與FW控制的切換方法，，在由MTPA控制切換至FW控制的過程中，基于調制比確定切換點。具體是，當調制比等于或大于0.907時，由MTPA控制切換至FW控制。

在由FW控制切換至MTPA控制的過程中，基于d軸電流確定切換點。對于表貼式永磁同步電機，當d軸電流大于零時，由FW控制切換至MTPA控制。對于內置式永磁同步電機，由FW控制切換至MTPA控制的條件為i_d＞i_{d_MTPA}，i_d為d軸電流，i_{d_MTPA}為MTPA控制時的d軸電流。

本發明提出了一種基于調制比或d軸電流的永磁同步電機MTPA控制與FW控制的切換方法，在由MTPA控制切換至FW控制的過程中，基于調制比確定切換點；在由FW控制切換至MTPA控制的過程中，基于d軸電流確定切換點。基于調制比或d軸電流的永磁同步電機MTPA控制與FW控制的切換方法，能夠避免電機轉速、輸出轉矩的大小、直流母線電壓的高低、電機參數的變化等對切換點的影響，保證了電機輸出轉矩與參考轉矩基本一致，提高了永磁體同步電機工作的平順性。

附圖說明

圖1是永磁同步電機的輸出轉速轉矩特性map圖。

圖2是MTPA控制與FW控制的切換方法流程圖。

圖3是逆變器在線性區輸出的最大電壓矢量圖。