一种电压可调的电机控制系统的制作方法

本发明关于永磁同步电机的控制，尤其涉及一种电压可调的电机控制系统及控制方法，对永磁同步电机的效率进行优化。

背景技术：

永磁同步电机，广泛地应用在航空系统中，特别是EMA、EBHA和EHA等要求伺服性能高的场合。在军机上，永磁同步电机由蓄电池或者航空发电机提供电源驱动。为了使得军机飞行距离尽可能的远，提供更长的作战时间，提高整个系统的效率及其重要。传统的电机驱动系统效率优化方法通常基于电机损耗模型，然而基于电机模型的效率提高方法对于参数较为敏感，电机损耗模型在恶劣的机载设备环境和复杂的负载变化时难以准确描述。

因此，有必要提供一种对于参数不敏感且不完全依靠电机损耗模型的效率优化方法以解决前文提到的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是设计一种永磁同步电机的控制系统，并通过一定的控制方法使得系统的损耗最小，效率最优。

本发明的电压可调的电机控制系统，该系统的直流电源通过逆变器对永磁同步电机提供驱动电压，电机控制系统对该逆变器进行控制，在所述直流电源和逆变器之间还连接有DC/DC变换器；所述电机控制系统中的能量管理模块接收所述直流电源的电压信号Vin和效率优化模块的电压信号V_DC^*，并向所述DC/DC变换器输出相应的占空比S_h和S_l；输入功率计算模块接收输入所述逆变器的母线电流I_DC和DC/DC变换器输出的母线电压V_DC，并向所述效率优化模块发送功率数据P_DC；Park变换接收逆变器输出的相电流I_a和I_b，变换后输出I_d和I_q到电流控制单元；所述效率优化模块接收外部的转矩指令T^*和实时的电机转速ω_m，并将计算得到的I_d^*和I_q^*发送给所述电流控制单元；所述电流控制单元将给定电压V_d^*和V_q^*发送给Park逆变换模块，并通过PWM产生模块发送至所述逆变器。

所述效率优化模块根据实时获得的功率数据P_DC，不断调整所述电压信号V_DC^*，使得所述功率数据P_DC接近极值。

有益效果：控制系统的电压通过一级DC/DC变换器控制，基于不完全依靠电机损耗模型的优化方法使得电机控制系统的效率最优，使得军机的飞行距离更远，作战时间更长。

附图说明

图1是本发明的电机控制系统原理框图。

其中，1-直流电源、2-DC/DC变换器、3-逆变器、4-永磁同步电机、5-电机控制系统、51-能量管理模块、52-输入功率计算、53-Park逆变换模块、54-Park变换模块、55-电流控制单元、56-效率优化模块、57-PWM模块

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1所示为永磁同步电机控制系统的原理框图。整个电机控制系统包括提供直流电源输入的直流电源1，直流电源可以是蓄电池或者通过发电机产生的直流电，与直流电源1连接的DC/DC变换器2，与DC/DC变换器2连接的逆变器3，与逆变器3连接的永磁同步电机4以及控制DC/DC变换器2和逆变器3的控制系统5。

控制系统5包括能量管理模块51，输入功率计算单元52，效率优化计算单元56，电流控制单元55，以及Park变换模块54，Park逆变器模块53，PWM模块57。

指令转矩T^*以及当前电机转速输入效率优化模块56，通过传感器6将电压和电流输入功率计算模块52计算得到当前系统的输入功率，输入效率优化模块56，通过计算，得到当前转矩下所对应的电压参考值V_DC^*和dq轴电流参考值I_d^*和I_q^*，电压参考值输入能量管理模块51，通过调节得到DC/DC变换器2对应的占空比S_h和S_l，通过传感器6得到的相电流经Park变换模块54得到的dq轴反馈电流I_d和I_q与给定dq轴电流I_d^*和I_q^*经电流控制单元55得到dq轴给定电压V_d^*和V_q^*，经Park逆变换模块53后送入PWM模块57，驱动逆变器3工作。

效率优化模块56根据指令转矩T^*采用最大转矩电流比MTPA控制策略得到初始dq轴给定电流I_d^*和I_q^*，当在固定电压得到最小输入功率时，采用遍历寻优调整电压V_DC^*进一步寻找调整给定电流I_d^*和I_q^*使得输入功率P_DC最小。