[發明專利]一種用于永磁同步電機交直軸解耦的控制方法及裝置

有效

• 申請號: 202010319703.6
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111555687B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 湯翔;陽熹;林睿;王立平;張振;張贏;王興華;張鵬;胡建軍;何韶渺;付興賀;何航
• 申請（專利權）人: 中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P21/28
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郭浩輝;麥小嬋

本發明公開了一種用于永磁同步電機交直軸解耦的控制方法及裝置，所述方法包括：采集電機定子三相電流后進行同步旋轉坐標轉換，得到永磁同步電機在同步旋轉坐標體系下的d軸電流與q軸電流；將電流環耦合項作為外部因素，構建永磁同步電機電流環標稱模型；通過慣性環節實時辨識電流環的耦合項，設計對應的前饋通路進行補償，并將辨識得到的耦合項設在電流控制器的輸出端以進行電壓補償；將進行電壓補償后的系統α軸電壓、β軸電壓以及直流母線電壓輸入至空間矢量脈寬調制單元，根據運算輸出的六路脈沖調制信號驅動三相逆變器的功率管完成解耦控制。本發明能夠降低電機參數對解耦效果的影響，提高解耦效率的同時也能夠適用于更多工況復雜的場合。

技術領域

本發明涉及永磁同步電機技術領域，具體涉及一種用于永磁同步電機交直軸解耦的控制方法及裝置。

背景技術

永磁同步電機由于具有高效率、高功率密度等優點而被廣泛應用于各種場合，在高性能應用場合一般會要求永磁同步電機擁有較為快速的電磁轉矩響應，以保證整個系統的高性能。目前常用的解耦方法為利用內模原理進行前饋解耦，根據電機實際的各項參數，利用內模原理進行前饋解耦，即通過電流反饋值建立電壓補償項，使電壓補償項與電機電壓耦合項正好抵消，實現電流環的解耦控制，以達到較好的控制效果。

但是，在對現有技術的研究與實踐的過程中，本發明的發明人發現，利用內模原理進行前饋解耦存在一些缺陷，不僅需要精確的電機電阻、電感、磁鏈等參數才能達到較好的解耦效果；并且在復雜的工況下，電機運行過程中存在參數變化、突加負載等干擾問題，在電感參數不匹配時該控制策略不能實現電流環完全解耦控制，即解耦項不能完全抵消永磁同步電機內部的耦合作用，從而影響系統的解耦效果和動態響應，導致解耦果和電機控制性能下降。因此，亟需一種能夠克服上述缺陷的永磁同步電機交直軸解耦控制方法。

發明內容

本發明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種用于永磁同步電機交直軸解耦的控制方法及裝置，僅需要永磁同步電機電阻以及電感的估計值即可永磁同步電機交直軸解耦控制，不需要測量永磁體磁鏈以及電機轉速等信息，降低電機參數對解耦效果的影響，適用于更多工況復雜的場合。

為解決上述問題，本發明的一個實施例提供一種用于永磁同步電機交直軸解耦的控制方法，至少包括如下步驟：

采集永磁同步電機定子三相電流后進行同步旋轉坐標轉換，得到永磁同步電機在同步旋轉坐標體系下對應的d軸電流與q軸電流；

將電流環耦合項作為外部因素，構建永磁同步電機電流環標稱模型；

根據反饋的所述d軸電流、q軸電流、以及其對應的控制信號，通過慣性環節實時辨識電流環的d軸耦合項和q軸耦合項；

根據辨識得到的電流環的d軸耦合項和q軸耦合項，設計對應的d軸前饋通路和q軸前饋通路，并將辨識得到的電流環耦合項設在電流控制器的輸出端以進行電壓補償；

推導進行電壓補償后的系統，并設計對應的電流控制器；

將進行電壓補償后的系統對應的總控制信號進行靜止坐標轉換，得到兩相靜止坐標系下的α軸電壓和β軸電壓，將所述α軸電壓、β軸電壓以及直流母線電壓輸入至空間矢量脈寬調制單元，并根據運算輸出的六路脈沖調制信號驅動三相逆變器的功率管，完成解耦控制。

進一步地，所述同步旋轉坐標轉換，具體為：根據同步旋轉坐標轉換公式將所述永磁同步電機定子三相電流進行同步旋轉坐標轉換，得到永磁同步電機在同步旋轉坐標體系下對應的d軸電流與q軸電流；

其中，所述同步旋轉坐標轉換公式，具體為：

式中，i_a、i_b、i_c分別為永磁同步電機定子三相電流，i_d和i_q分別為d軸、q軸電流，θ為永磁同步電機轉子電角度。