一种永磁同步电机变频控制方法与流程

本发明涉及电机控制技术领域，特别是涉及一种永磁同步电机变频控制方法。

背景技术：

永磁同步电机以永磁体提供励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易处问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性；又因无需励磁电流，没有励磁损耗，提高了电机的效率和功率密度。

在信号传输的过程中，并不是将信号直接进行传输，而是将信号与一个固定频率的波进行相互作用。这个过程称之为加载，就这样的一个固定频率的波称之为载波频率。

严格的讲，就是把一个较低的信号频率调制到一个相对较高的频率上去，这被低频率调制的较高频率就叫载波频率。主要影响以下几个方面：

1、功率模块igbt的功率损耗与载波频率有关，载波频率越高，功率损耗增大，功率模块发热增加，对变频器不利。

2、载波频率对变频器输出二次电流的波形影响；

当载波频率高时，电流波形正弦性好，而且平滑。这样谐波就小，干扰就小，反之就差，当载波频率过低时，电机有效转矩减小，损耗加大，温度增大的缺点，反之，载波频率过高时，变频器自身损耗加大，igbt温度上升，同时输出电压的变化率增大，对电动机绝缘影响较大。

3、载波频率对电动机的噪音的影响：载波频率越高电动机的噪音相对越小。

4、载波频率与电动机的发热：载波频率高电动机的发热也相对较小。

因此，亟需一种电机控制方法来平衡各方面的需求。

技术实现要素：

鉴于现有技术中存在的问题，本发明一种永磁同步电机变频控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

设定一个区间[fmin，fmax]；

设定一个比例常数n_c，以及一个比例边界值nlmt，f1为基波频率，f2为载波频率；

f1＝nmotor*p/60；

其中，nmotor-旋变反馈得到的所述电机的转速；

p＝所述电机的电极对数；

计算f＝f1*n_c；

当f<fmin时，f2＝fmin；

当f>fmax时，f2＝fmax；

否则f2＝f。

优选地，比例边界值nlmt的最小值为10.。

优选地，fmin＝nmotor*p/6。

优选地，fmax为电机最高转速下的载波频率，与驱动芯片的性能有关。

与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：

电机低速时，按照固定频率控制电机运行；电机中高速时，按照变频控制电机运行；电机高速时，按照固定频率控制电机运行，且评估了主控芯片能力。一方面，保证载波频率的设定能够输出较为正常正弦波电流；另一方面，根据主控芯片的运算能力，对载波频率的上限做了截断，当载波频率不满足当前基波频率的需求时，对电机转速做了限制控制。

附图说明

图1基波与载波的示意图；

图2使本发明电机变频控制方法逻辑图。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施例

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

永磁同步电机三相输出电流理论上需要是正弦波波形，而正弦波的输出电压可实现正弦波电流的输出。如图1所示，正弦波为理论输出电压，该正弦波的频率为基波频率f1。该电压通过调节pwm输出占空比实现等效输出。pwm输出占空比是离散的，pwm控制频率为载波频率f2。

载波一般为正弦波。一般要求正弦波的频率远远高于调制信号的带宽，否则会发生混叠，使传输信号失真。

变频器大多采用pwm调制的形式进行变频器的。也就是说变频器输出的电压其实使一系列的脉冲，脉冲的宽度和间隔均不相等。其大小就取决于调制波和载波的交点，也就是开关频率。开关频率越高，一个周期内脉冲的个数就越多，电流波形的平滑性就越好，但是对其他设备的干扰也越大。载波频率越低或者设置的不好，电机就会发出难听的噪音。通过调节开关频率可以实现系统的噪音最小，看波形的平滑性最好，同时干扰也是最小的。

可以很简单的得出结论，n＝f2/f1。当n越大时，离散的电压输出越近似于连续的电压输出，输出的电压波形更加符合正弦波形态。

电机基波取决于电机的旋转速度。对于低速电机，我们可以设定一个固定的载波频率，可以满足电机控制的需求，而对于中高速电机，在评估主控芯片性能的基础上，我们可以调节载波频率，以得到一个较好的n值，以实现精度较好的正弦波电流输出。

如图2所示，是本发明电机控制方法的逻辑图，具体方法如下：

设定一个区间[fmin，fmax]；

设定一个比例常数n_c，以及一个比例边界值nlmt，f1为基波频率，f2为载波频率；

f1＝nmotor*p/60；

其中，nmotor-旋变反馈得到的电机转速。

p＝电机极对数；

计算f＝f1*n_c；

当f<fmin时，f2＝fmin；

当f>fmax时，f2＝fmax；

否则f2＝f；

再计算n＝f2/f1；

当n≤nlmt时，需要对电机转速进行控制，使电机转速不再上升。由于载波是离散的，而在一个正弦波的周期内，至少需要10个离散值才能是的输出的电压波形为正弦波形状，因此，nlmt的最小值为10；因此，fmin一般为nmotor*p/6；f2为电机最高转速下的载波频率，与驱动芯片的性能有关。

通过该电机控制方法，电机转速和载波频率得到以下控制：

(1)当电机转速低于设定低值时，载波频率固定为fmin；

(2)当电机转速高于设定低值且低于设定高值载波频率与当前电机转速nmotor成线性比例关系

(3)当电机转速高于设定高值且低于设定限制值时,载波频率固定为fmax；

(3)当电机转高于设定限制值时，载波频率固定为fmax,且激活电机转速控制模块，通过转速控制使电机转速降低到以内。

由此可见，(1)电机低速时，按照固定频率控制电机运行；(2)电机中高速时，按照变频控制电机运行；(3)电机高速时，按照固定频率控制电机运行，且评估了主控芯片能力。一方面，保证载波频率的设定能够输出较为正常正弦波电流；另一方面，根据主控芯片的运算能力，对载波频率的上限做了截断，当载波频率不满足当前基波频率的需求时，对电机转速做了限制控制。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。