。
[0037] 端电压定义为永磁同步电机d轴电压Ud和q轴电压Uq的平方和的开平方值，即
[0038] 步骤三:根据Usmax和Us设计模糊PI调节器，得到弱磁调节电流Idrl。
[0039] 根据步骤一得到的Usmax和步骤二得到的Us，求得误差值e=Usmax-Us。对e设计模糊 PI调节器，得到弱磁调节电流Idrl。模糊PI的构建方法如下：
[0040] 1)计算偏差e=Usmax-Us，偏差的微分ec =de/dt;
[00411 2)将输入和输出变量的模糊子集表示为7个模糊集的集合{NB，匪，NS，ZE，PS，PM， PB}，论域均设定为{-3，-2，-1，0，1，2，3};模糊子集可由7个语言变量值描述，分别为：负大NB，负中NM，负小NS，零ZE，正小PS，正中PM和正大PB，对应7个模糊集；
[0042 ] 3)确定量化因子Ke、Kec及比例因子Kkp、Κκι。Ke= 1/em，Kec = 3/eCm，Kkp=Pm/3，Κκι= Im/3，其中em为e的幅值，。的幅值，Pm为输出变量ΔKp的最大值，Im为输出变量Δ心的最 大值；
[0043] 4)采用图4所示的三角形隶属度函数，将精确的输入变量模糊化，以确定X点在模 糊子集中的隶属度；
[0044] 5)把在[-3，3]之间变化的连续量分为7档，每档对应一个模糊集，实现模糊化过 程。如表1所示；
[0045] 表1模糊化处理
[0047] 6)解模糊，得到最后的模糊控制如表2和表3所示。
[0048] 表2ΔΚΡ的模糊控制
[0050] 表3ΔΚι的模糊控制
[0052]步骤四：考虑电感和永磁体磁链的参数摄动，计算得到弱磁前馈电流Idr2。
[0053]永磁同步电机的电压方程为：
[0055]在稳态情况下，有：
[0058]Usmax2 =Ud2+Uq2 = (Rid-ωrLqiq)2+(Riq+ωrLdid+ωri])f)2, (3)
[0059] 电机的电阻R-般很小，忽略Rid和Riq项，有：
[0060]Usmax2 =Ud2+Uq2=( 〇rLqiq)2+(ωrLdid+?rl])f)2, (4)
[0061] 由式(4)，得到弱磁前馈电流Idr2的理论计算公式为
[0063] 式（1)~(5)中，Usmax为弱磁极限电压；Wr为电机的电角速度;Ld为电机的d轴电感； Lq为电机的q轴电感;id为电机的d轴电流，iq为电机的q轴电流，Ud为d轴电压，Uq为q轴电压； 如为永磁体磁链。式(5)中的Ld、Lq、ltf会随着电机的运行状态而改变，需要在使用Ld、Lq、ltf之 前进行离线测量。
[0064] Ld、Ljl乎不随转速的变化而变化，但随电机电流的增大而减小，通过测试电机处 于不同电流条件下对应的电感，获取电感-电流曲线。测试方法为:使电机处于额定转速条 件下运行，给定不同的id和iq，测量得出在各个id和iq下的Ld、Lq，对测量得出的数据进行曲 线拟合，从而获得电感-电流曲线，即1^ = ;^1(1〇1，：[(1)曲线和1^ = €2(101，：[(1)曲线。
[0065]如随温度T的升高而变小，通过测试电机处于不同温度条件下对应的如得到永磁体 磁链-温度表格。测试方法为:使电机处于额定转速下连续运行，电机温度随着运行时间的 加长而升高，测量得出在各个温度T下的永磁体磁链如，从而获得永磁体磁链-温度表格，即 Φ?-Τ表格，Φ?查此表格用两点插值法得到。
[0066] 将离线实验得到的变化值Ld、Lq、ifc和Usmax、cor、iq代入到式(5)中，得到Idr2。
[0067]步骤五:将弱磁调节电流IdrjP弱磁前馈电流Idr2叠加，得到弱磁算法的直轴补偿 电流IdrFW。弱磁算法的直轴补偿电流为IdrFW=Idrl+Idr2。以上计算得到的IdrFW用作直轴给定 电流Idr，即Idr-IdrFWo
[0068] 图5-7为本发明的实施结果，可见本发明方法下，电机转速超调小，直轴电流无局 部过冲，电流跟踪过渡过程平缓，动态性能优越。
[0069] 本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。 上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方 案均落在本发明的保护范围内。本发明重点保护弱磁前馈部分，应用于弱磁模块的PI调节 器无论使用何种形式，均落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种电机弱磁控制方法，其特征是为一种基于前馈控制的电压反馈补偿法，具体包 括以下步骤： 步骤一:根据永磁同步电机的直流母线电压确定弱磁极限电压Usmax; 步骤二:通过d、q轴电压计算得到端电压Us; 步骤三:根据弱磁极限电压Usmax和端电压Us设计PI调节器，得到弱磁调节电流Idr 1; 步骤四：考虑电感和永磁体磁链的参数摄动，基于理论公式计算得到弱磁前馈电流 Idr2 ; 步骤五:将弱磁调节电流I d r 1和弱磁前馈电流I d r 2叠加，得到弱磁算法的直轴补偿电流 IdrFWo2. 根据权利要求1所述的一种电机弱磁控制方法，其特征是所述步骤一具体为:弱磁极 限电压Usmax的理论值为永磁同步电机的控制主电路逆变器能够输出的最大电压幅值，该幅 值与直流母线电压大小Ud。有关，弱磁极限电压UsmaxS3. 根据权利要求1所述的一种电机弱磁控制方法，其特征是所述步骤二具体为:端电压 Us为永磁同步电机d轴电压Ud和q轴电压Uq的平方和的开平方值，即4. 根据权利要求1所述的一种电机弱磁控制方法，其特征是所述步骤三具体为:根据步 骤一得到的Usmax和步骤二得到的U s，求得偏差e = Usmax-Us，对e设计模糊PI调节器，得到弱磁 调节电流Idrl，模糊PI调节器的构建方法如下： 1) 计算偏差e = Usmax-Us，偏差的微分ec = de/dt; 2) 将输入和输出变量的模糊子集表示为7个模糊集的集合{NB，匪，NS，ZE，PS，PM，PB}， 论域均设定为{-3，-2，-I，0，1，2，3}; 3) 确定量化因子Ke、Kec及比例因子Kkp、Kki，Ke = I /em，Kec = 3/ecm，Kkp = Pm/3，Kki = Im/3，其 中em为e的幅值，。的幅值，Pm为输出变量△ Kp的最大值，Im为输出变量△ K1的最大值； 4) 采用三角形隶属度函数，将精确的输入变量模糊化，以确定X点在模糊子集中的隶属 度； 5) 把在[_3，3 ]之间变化的连续量分为7档，每档对应一个模糊集，实现模糊化过程； 6) 解模糊，得到最后的A Kp和△ K1的模糊控制。5. 根据权利要求1所述的一种电机弱磁控制方法，其特征是所述步骤四具体为： 永磁同步电机的电压方程为：在稳态情况下，有：在弱磁控制时，保持为Usmax不变，有：?· 电机的电阻R很小，忽略Rid和Riq项，有：由式⑷，得到弱磁前馈电流Idr2的计算公式为：式（1)~(5)中，Usmax为弱磁极限电压；Wr为电机的电角速度;Ld为电机的d轴电感;Lq为 电机的q轴电感;i d为电机的d轴电流，i q为电机的q轴电流，Ud为d轴电压，Uq为q轴电压;为 永磁体磁链。
【专利摘要】一种电机弱磁控制方法，为一种基于前馈控制的电压反馈补偿法，首先根据永磁同步电机的直流母线电压确定弱磁极限电压Usmax，并通过d、q轴电压计算得到端电压Us；然后根据弱磁极限电压Usmax和端电压Us设计PI调节器，得到弱磁调节电流Idr1；再考虑电感和永磁体磁链的参数摄动，基于理论公式计算得到弱磁前馈电流Idr2；最后将弱磁调节电流Idr1和弱磁前馈电流Idr2叠加，得到弱磁算法的直轴补偿电流IdrFW。本发明能够有效提升永磁同步电机的弱磁控制性能，有效改善现有技术存在的参数难调整、动态性能不理想的问题。
【IPC分类】H02P21/22, H02P21/00
【公开号】CN105450121
【申请号】CN201511026014
【发明人】吴超, 张燚华, 孙园园, 齐丹丹, 吴波
【申请人】南京埃斯顿自动控制技术有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月30日