[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

本發明公開了一種永磁同步電機定子電壓矢量限值的計算方法，包括步驟：S1、確定零矢量的作用時間；S2、確定電壓矢量幅值；S3、確定電流極限圓及電壓極限橢圓；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。本發明的永磁同步電機定子電壓矢量限值的計算方法，通過增加直軸去磁電流分量和減小交軸電流分量，同時保證電流矢量都在極限范圍內，來達到弱磁擴速的最終目的，與經典SPWM算法相比，SVPWM算法的母線電壓利用率提高了15%。

技術領域

本發明屬于永磁同步電機控制領域，特別涉及一種永磁同步電機定子電壓矢量限值的計算方法。

背景技術

對高性能交流傳動系統來說，如何充分利用直流電壓，以獲得最大輸出電磁轉矩是一個很重要的因素。現有的永磁同步電機定子電壓矢量限值，沒有考慮到定子電壓矢量的幅值要受到逆變器電壓極限的制約，當逆變器電壓飽和之后，繼續提高轉速只有靠調節直軸d軸和交軸q軸電流實現，經典的SPWM算法的母線電壓利用率有進一步提高的空間。

發明內容

本發明目的是：提供一種永磁同步電機定子電壓矢量限值的計算方法，通過增加直軸去磁電流分量和減小交軸電流分量，同時保證電流矢量都在極限范圍內，來達到弱磁擴速的最終目的。

本發明的技術方案是：

一種永磁同步電機定子電壓矢量限值的計算方法，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。

優選的，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。

優選的，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：