[發明專利]內置式永磁同步電機的控制方法

有效

• 申請號: 201911036389.4
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110729941B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 楊高興;柴璐軍;張瑞峰;詹哲軍;梁海剛;張吉斌;路瑤
• 申請（專利權）人: 中車永濟電機有限公司
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P21/14;H02P21/20
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

1.一種內置式永磁同步電機的控制方法，其特征在于，分六個模塊，即采樣計算模塊(1)、定子電流幅值計算模塊(2)、電機參數計算模塊(3)、電流角度計算模塊(4)、電流給定值計算模塊(5)、電流前饋解耦計算模塊(6)；

1)采樣計算模塊

采集逆變器直流母線電壓U_dc，以及電機定子電流i_a、i_b；對定子電流i_a、i_b進行Clarke變換和Park變換，得到同步旋轉坐標系中定子電流D軸分量i_D和定子電流Q軸分量i_Q；

通過位置傳感器采集電機轉子位置角θ，并計算得到電機轉子電角速度ω_r；

2)定子電流幅值計算模塊

定子電流幅值計算模塊包含轉矩電流計算模塊和電機電磁轉矩估算模塊；

轉矩電流計算模塊的輸入變量為給定轉矩T^*；輸出變量為電機給定電流幅值

電機電磁轉矩估算模塊的輸入變量為i_D、i_Q、L_D(t)、L_Q(i_Q,t)、ψ_f(t)、t；

電機電磁轉矩估算模塊的輸出變量為T_e，其方程表示為：

其中i_D、i_Q為采樣計算模塊輸出變量；L_D(t)、L_Q(i_Q,t)、ψ_f(t)、t為電機參數計算模塊輸出變量；p為電機極對數；

將電機給定轉矩T^*與電機電磁轉矩估算T_e做差，將所得轉矩差值經過轉矩PI控制器調節后，輸出量Δi_S用來調節給定電流幅值調節后的給定電流幅值i_S，其公式如：

3)電機參數計算模塊

電機參數計算模塊的輸入變量為：

i_Q為電機定子Q軸電流實際值；

i_Q0為電感變化率發生轉折時的Q軸電流分量；

L_Q0為在常溫狀態下Q軸的電感分量，為常溫下測量值或電機設計給定值；

L_D0為在常溫狀態下D軸的電感分量，為常溫下測量值或電機設計給定值；

ψ_f0為常溫狀態下電機磁鏈值，為常溫下測量值或電機設計給定值；

t為磁鋼溫度；

ρ為曲線系數，為0.1％-0.3％；

γ_t磁鋼溫度系數，可從磁鋼手冊中查找到；

其輸出變量為：

L_Q(i_Q,t)為Q軸電感隨i_Q和溫度t變化的值，

L_D(t)為D軸電感隨溫度t變化的值，L_D(t)＝L_D0γ_tt；

ψ_f(t)為電機磁鏈隨溫度t變化的值，ψ_f(t)＝ψ_f0γ_tt；

ΔL_err0為在常溫下Q軸電感L_Q0和D軸電感L_D0的差值，ΔL_err0＝L_Q0-L_D0；

Δi_Q0為Q軸實際電流i_Q和i_Q0之間的差值，Δi_Q0＝i_Q-i_Q0；

4)電流角度計算模塊

電流角度計算模塊的輸入參數為：電機磁鏈初始值ψ_f0、ΔL_err0、Δi_Q0以及調節后的給定電流幅值i_S，輸出參數為：最大轉矩電流比角度β；

當i_Q＜i_Q0時，最大轉矩電流比角度β表達式為：

當i_Q≥i_Q0時，最大轉矩電流比角度β表達式為：

5)電流給定值計算模塊

電流給定值計算模塊輸入變量為：最大轉矩電流比角度β、調節后的給定電流幅值i_S；

電流給定值計算模塊輸出變量為：定子電流給定值和

6)電流前饋解耦計算模塊

電流前饋解耦計算模塊的輸入參數為：i_D、i_Q、L_Q(i_Q,t)、L_D(t)、ψ_f(t)；輸出參數為：給定參考電壓和

Δu_D為D軸電流給定值與D軸電流反饋值i_D的差值，再經過PI調節器輸出的結果，即D軸電流閉環調節輸出；

同理，Δu_Q為Q軸電流給定值與Q軸電流反饋值i_Q的差值，再經過PI調節器輸出的結果，即Q軸電流閉環調節輸出；

電流前饋解耦計算模塊輸出的給定參考電壓和輸入到脈沖調制模塊，產生調制脈沖以控制電機運行。

2.根據權利要求1所述的內置式永磁同步電機的控制方法，其特征在于，2)定子電流幅值計算模塊中，根據輸入的電機給定轉矩T^*，通過最大轉矩電流比方法，得到此轉矩下的D軸電流i_D1、Q軸電流i_Q1；再通過如下公式：

得到電機給定電流幅值