[發明專利]基于電壓反饋的永磁同步電機弱磁優化控制方法及系統

有效

• 申請號: 202010634154.1
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111884552B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 甘醇;王宏喆;陳宇;曲榮海
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/14
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

1.一種基于電壓反饋的永磁同步電機弱磁優化控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)根據采集到的轉速反饋值經過電流工作點規劃關系規律計算得到虛擬電流極限值，將虛擬電流極限值作為轉速調節器的飽和值；所述虛擬電流極限值的獲取具體包括：

(1.1)根據采用MTPA算法得到的MTPA曲線、轉速給定值、負載轉矩給定值、電壓極限值計算得到目標電流工作點的坐標即穩態電流工作點，并由穩態電流工作點的坐標得到穩態電流矢量的幅值；

(1.2)通過預設的轉折速度、電流極限值、轉速給定值、穩態電流矢量的幅值計算得到虛擬電流極限值與實際轉速的關系規律即電流工作點規劃關系規律；

(1.3)根據轉速反饋實際值和所述關系規律計算得到實時虛擬電流極限值，此階段電流工作點運行在以虛擬電流極限值為半徑的虛擬電流極限圓與實時電壓極限橢圓的交點上，并沿著此交點軌跡最終運行到目標工作點達到穩態；

(2)將轉速給定值與采集到的轉速反饋值進行差分，經過轉速調節器輸出參考定子電流矢量幅值，采用MTPA算法計算得到d、q軸參考電流初始給定值，結合經過弱磁控制輸出的電流和虛擬電流極限值得到d、q軸參考電流給定值；

(3)將所述d、q軸參考電流給定值與d、q軸反饋電流實際值進行差分，通過電流PI調節器輸出得到含耦合的d、q軸參考電壓初始給定值，再經過前饋解耦后得到d、q軸參考電壓初始給定值；

(4)根據所述d、q軸參考電壓初始給定值計算得到初始參考電壓矢量的幅值，判斷電機運行區域，決定弱磁控制的輸出；

(5)對d、q軸參考電壓初始給定值進行幅值判斷得到d、q軸參考電壓給定值，再將d、q軸參考電壓給定值進行坐標變換，采用SVPWM調制方式控制逆變器輸出。

2.根據權利要求1所述的一種基于電壓反饋的永磁同步電機弱磁優化控制方法，其特征在于，步驟(2)中d、q軸參考電流初始給定值結合經過弱磁控制輸出的電流和虛擬電流極限值得到d、q軸參考電流給定值；d軸參考電流初始給定值與弱磁控制輸出的電流相加得到d軸參考電流給定值，計算虛擬電流極限值的平方與d軸參考電流給定值的平方的差的平方根，并將其作為q軸參考電流給定值的飽和限幅值。

3.根據權利要求1所述的一種基于電壓反饋的永磁同步電機弱磁優化控制方法，其特征在于，步驟(4)中將計算得到的初始參考電壓矢量的幅值與預設的電壓極限值進行比較，若初始參考電壓矢量的幅值小于等于電壓極限值，則電機運行于恒轉矩區域；若幅值大于電壓極限值，則電機運行于弱磁區域；

當電機運行于恒轉矩區域時，步驟(2)中弱磁控制的輸出為0，d、q軸參考電流給定值等于d、q軸參考電流初始給定值；

當電機運行于弱磁區域時，弱磁控制的輸出不為0，d、q軸參考電流給定值根據d、q軸參考電流初始給定值、弱磁控制輸出的弱磁電流和虛擬電流極限值得到。

4.根據權利要求1所述的一種基于電壓反饋的永磁同步電機弱磁優化控制方法，其特征在于，所述步驟(5)具體如下：

(5.1)將d、q軸參考電壓初始給定值相除并利用反正切函數得到初始參考電壓矢量與d軸的夾角；

(5.2)對初始參考電壓矢量的幅值進行判斷得到參考電壓矢量幅值，若初始參考電壓矢量幅值小于電壓極限值，則參考電壓矢量幅值等于初始參考電壓矢量幅值，若初始參考電壓矢量幅值大于或等于電壓極限值，則參考電壓矢量幅值等于電壓極限值；

(5.3)將參考電壓矢量的幅值和初始參考電壓矢量與d軸夾角的余弦值相乘、參考電壓矢量的幅值和初始參考電壓矢量與d軸夾角的正弦值相乘，分別得到d、q軸參考電壓給定值，將其進行坐標變換，轉換到兩相靜止坐標系，作為SVPWM的輸入值，采用SVPWM調制方式控制逆變器輸出。