[發明專利]一種永磁同步電機定子電壓矢量限值的計算方法

在審

• 申請號: 202210914474.1
• 申請日: 2022-08-01
• 公開（公告）號: CN115395861A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 江濤;遲達
• 申請（專利權）人: 清華大學蘇州汽車研究院（吳江）;清華大學
• 主分類號: H02P27/12
• 分類號: H02P27/12;H02P21/14;H02P25/022
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴;孫佳佳

1.一種永磁同步電機定子電壓矢量限值的計算方法，其特征在于，包括步驟：

S1、確定零矢量的作用時間T_null：

其中，U_s是待合成電壓矢量，T是一個PWM周期；V_a、V_b是兩個相鄰的基本電壓矢量，θ是U_s與V_a的夾角；

S2、確定電壓矢量幅值：

其中U_dc為直流母線側電壓幅值；

S3、確定電流極限圓及電壓極限橢圓：

永磁同步電機穩定工作時，電流矢量幅值表示為：

其中，I_s為相電流；I_d為d軸電流；I_q為q軸電流；I_lim為相電流的幅值；

永磁同步電機穩定運行時，電流矢量幅值表示為：

其中，L_d為d軸電感；L_q為q軸電感；Ψ_f為磁鏈；ω_e為轉子轉速；U_lim為相電壓的幅值；

根據電壓矢量幅值，電壓極限橢圓和電流極限圓確定電壓矢量的最大值。

2.根據權利要求1所述的永磁同步電機定子電壓矢量限值的計算方法，其特征在于，步驟S1中，所述永磁同步電機采用SVPWM空間矢量脈寬調制，其母線電壓利用率＝相電壓有效值/母線電壓。

3.根據權利要求2所述的永磁同步電機定子電壓矢量限值的計算方法，其特征在于，SVPWM空間矢量脈寬調制中，由正弦定理得出：

T_a、T_b分別是V_a、V_b的作用時間，解出：

當T_a+T_bT時，需要施加零矢量，以使控制周期保持恒定；

得出零矢量的作用時間為：

4.根據權利要求3所述的永磁同步電機定子電壓矢量限值的計算方法，其特征在于，步驟S2中，為了簡化控制策略，將電壓矢量幅值限制在：

5.根據權利要求4所述的永磁同步電機定子電壓矢量限值的計算方法，其特征在于，步驟S3中，

永磁同步電機的電壓方程表示為：

其中，U_d為d軸電壓；U_q為q軸電壓；R為定子電阻；p為極對數；

當永磁同步電機穩定運行時，且忽略定子電阻和電感壓降，電壓方程簡化為：

U_d＝-ω_eL_qI_q

U_q＝ω_e(L_dI_d+Ψ_f)

可得：

內置式永磁同步電機的L_d≠L_q，因此為一橢圓方程；當定子電壓達到U_lim時，定子電流的運行軌跡受限于轉速，即在一定的轉速下，定子電流只能在該對應橢圓軌跡內；轉速ω₀ω₁ω₂，隨著轉速的不斷增加，電壓極限橢圓不斷減小，最終指向(-Ψ_f/L_d，0)。