[發明專利]雙三相永磁同步電機電流控制方法

有效

• 申請號: 201911303652.1
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111245327B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 劉計龍;肖飛;麥志勤;張偉偉;高山;連傳強;陳鵬;朱志超;李科峰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P25/22
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝

本發明提供了一種雙三相永磁同步電機電流控制方法，其特征在于：分別為雙三相永磁同步電機的兩套繞組設置轉子同步坐標系；兩個轉子同步坐標系相差30度電角度；兩套繞組均包括d軸電流調節器和q軸電流調節器；第一套繞組的d軸電流調節器反饋值是兩套繞組d軸電流的線性組合；第一套繞組的q軸電流調節器反饋值是兩套繞組q軸電流的線性組合；第二套繞組的d軸電流調節器反饋值是兩套繞組d軸電流的線性組合；第二套繞組的q軸電流調節器反饋值是兩套繞組q軸電流的線性組合；設置交叉耦合反饋系數用于控制兩套繞組電流的交叉耦合程度。本發明同時克服了獨立電流反饋控制策略的不足，兼顧了兩種電流反饋控制策略的優勢。

技術領域

本發明屬于永磁同步電機控制技術，具體涉及一種雙三相永磁同步電機電流控制方法。

背景技術

和異步牽引電機相比，永磁同步牽引電機具有功率因數高、系統效率高、轉矩密度大、變頻器容量小和動態響應能力強的優點。尤其是最近的二十年內，稀土永磁材料快速發展，新型永磁材料具有高剩磁密度、高磁能積和高矯頑力等特點，使得永磁同步電機得到快速發展。我們日常使用的電機多為三相電機，而雙三相電機可以在較小的繞組電流下，實現更大的輸出轉矩，有利于提高電機的功率密度和轉矩密度。雙三相永磁同步電機，同時具備了永磁電機和多相電機的優點，在艦船電力推進、軌道交通牽引和電動汽車領域具有光明的應用前景。

對于三相永磁同步電機的矢量控制，需要將三相電流轉換到轉子同步坐標系下，得到直軸(d軸)電流和交軸(q軸)電流，分別進行控制。對于雙三相永磁同步電機而言，兩套繞組相差30度，如果將雙三相電機看成一個整體進行考慮，需要進行六維的Clarke變換和Park變換，并進行六維的空間矢量調制。這種算法的復雜度較高，控制器的運算量較大。除了將雙三相電機看成一個整體進行考慮外，還可以將兩套繞組的電流和電壓分開運算，每套繞組有一個轉子同步坐標系，兩套繞組的轉子同步坐標系相差30度電角度。設第一套繞組的d軸電流和q軸電流分別為i_d1和i_q1，第二套繞組的d軸電流和q軸電流分別為i_d2和i_q2。采用兩套轉子同步坐標系的雙三相永磁同步電機控制框圖如圖1所示。在圖1所示電流控制策略中，只有一個d軸電流調節器和一個q軸電流調節器，d軸電流調節器的反饋值是兩套繞組d軸電流i_d1和i_d2的平均值，q軸電流調節器的反饋值是兩套繞組q軸電流i_q1和i_q2的平均值。

在圖1所示的電流控制策略，可以保證電流i_d1和i_d2的平均值能夠準確跟蹤電流給定可以保證電流i_q1和i_q2的平均值能夠準確跟蹤電流給定這種控制策略在理想的雙三相永磁同步電機控制中，是完全可行的、正確的。但是當電機的兩套繞組存在不平衡時，可能造成電流i_d1和i_d2的值都和電流給定相差較大，而平均值能夠準確跟蹤電流給定的情況；還可能造成電流i_q1和i_q2的值都和電流給定相差較大，而平均值能夠準確跟蹤電流給定的情況。

為了解決圖1中所述的平均值電流反饋帶來的不足，可以采用另一種電流控制策略，即d軸電流與q軸電流獨立反饋的電流控制策略，如圖2所示。逆變器的第一個逆變模塊對應電機的第一套繞組，逆變器的第二個逆變模塊對應電機的第二套繞組。在第一個逆變模塊中，d軸電流反饋是第一套繞組的d軸電流i_d1，q軸電流反饋是第一套繞組的q軸電流i_q1；在第二個逆變模塊中，d軸電流反饋是第二套繞組的d軸電流i_d2，q軸電流反饋是第二套繞組的q軸電流i_q2。這種控制策略克服了圖1所示的控制策略不足之處，可以使兩套繞組的d軸電流都能準確跟蹤d軸電流給定可以使兩套繞組的q軸電流都能準確跟蹤q軸電流給定