专利名称：永磁同步电机的矢量控制方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及永磁同步电机技术，尤其涉及永磁同步电机的矢量控制方法和装置。
背景技术：
近年来，随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电动机得以迅速的推广应用。永磁同步电动机具有体积小，损耗低，效率高等优点，在节约能源和环境保护日益受到重视的今天，对其研究就显得非常必要。永磁同步电机的矢量控制技术可以使永磁同步电机获得很好的瞬态响应特性，实现对负载扰动和给定值变化的快速响应，因此获得了广泛的应用。永磁同步电机的矢量控制技术是将实际的定子三相电流等效为转子坐标系下的d轴电流的实际值isd和q轴电流的实际值isq，并根据上述方法获得d轴电流的给定值和q轴电流的给定值iS(；，经过解耦控制，即通过PI调节使得isd = isd*> isq = is；,并采用isd = isd*> isq = is；时的电压作为输出电压信号us。输出电压信号Us具有两个分量，分别为Ustl和usd。在控制上，对Ustl和 Usd进行空间矢量脉宽调制，使用调制后得到的开关信号控制牵引逆变器工作，将直流电源逆变为三相交流电输入到永磁同步电机，驱动永磁同步电机运行，从而实现对永磁同步电机的矢量控制。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题q轴电流的给定值iS(；是由给定电流控制信号i/和上述获得的d轴电流的给定值 is；决定的。这样所获得的d轴电流的给定值和q轴电流的给定值iS(；与电机的转矩没有直接的关系，因此，现有技术可能会导致电机的转矩不稳定、鲁棒性差等问题。
发明内容
本发明提供一种永磁同步电机的矢量控制方法和装置，用以解决现有技术中的缺陷，实现了简单而方便地调节d轴电流和q轴电流，达到对永磁同步电机的有效控制，实现永磁同步电机的稳定运行。本发明提供了一种永磁同步电机的矢量控制方法，包括将等效于转子坐标系下的d轴电流和q轴电流进行解耦，通过PI调节获得d轴电压和q轴电压，然后进行空间矢量脉宽调制，使用调制后的PWM信号控制牵引逆变器以驱动永磁同步电机运行；作为解耦控制信号的d轴电流的给定值和q轴电流的给定值通过如下方法获得将转子的实际角速度信号与预先给定角速度信号进行比较，对比较信号进行PI 调节后，获得转子的给定转矩；根据给定转矩获得d轴电流的初始给定值；根据实际角速度信号获得d轴电流的调节值；根据d轴电流的初始给定值和d轴电流的调节值获得d轴电流的给定值；根据给定转矩和d轴电流的给定值获得q轴电流的给定值。如上所述的永磁同步电机的矢量控制方法，所述根据给定转矩获得d轴电流的初始给定值包括将给定转矩作为MTPA的输入信号，MTPA的输出信号即为d轴电流的初始给定值。如上所述的永磁同步电机的矢量控制方法，所述根据实际角速度信号获得d轴电流的调节值包括当电机实际角速度信号小于电机额定角速度信号时，d轴电流的调节值为0 ；当电机实际角速度信号大于或等于电机额定角速度信号时，d轴电流的调节值与电机实际角速度信号成比例增加。所述的永磁同步电机的矢量控制方法，所述根据给定转矩和d轴电流的给定值获得q轴电流的给定值包括根据如下所述的转矩公式获得q轴电流的给定值
权利要求
1.一种永磁同步电机的矢量控制方法，包括将等效于转子坐标系下的d轴电流和q 轴电流进行解耦，通过PI调节获得d轴电压和q轴电压，然后进行空间矢量脉宽调制，使用调制后的PWM信号控制牵引逆变器以驱动永磁同步电机运行；其特征在于作为解耦控制信号的d轴电流的给定值和q轴电流的给定值通过如下方法获得 将转子的实际角速度信号与预先给定角速度信号进行比较，对比较信号进行PI调节后，获得转子的给定转矩；根据给定转矩获得d轴电流的初始给定值； 根据实际角速度信号获得d轴电流的调节值；根据d轴电流的初始给定值和d轴电流的调节值获得d轴电流的给定值； 根据给定转矩和d轴电流的给定值获得q轴电流的给定值。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的矢量控制方法，其特征在于 所述根据给定转矩获得d轴电流的初始给定值包括将给定转矩作为MTPA的输入信号，MTPA的输出信号即为d轴电流的初始给定值。
3.根据权利要求1或2所述的永磁同步电机的矢量控制方法，其特征在于 所述根据实际角速度信号获得d轴电流的调节值包括当电机实际角速度信号小于电机额定角速度信号时，d轴电流的调节值为0 ； 当电机实际角速度信号大于或等于电机额定角速度信号时，d轴电流的调节值与电机实际角速度信号成比例增加。
4.根据权利要求1或2所述的永磁同步电机的矢量控制方法，其特征在于 所述根据给定转矩和d轴电流的给定值获得q轴电流的给定值包括根据如下所述的转矩公式获得q轴电流的给定值Te = — Pn[isq ψ广(,La-Lq) isq isd ]其中，τ；为给定转矩、Pn为所述永磁同步电机的极对数、is；为q轴电流的给定值、Vf 为所述永磁同步电机的永磁体磁链、Ld为d轴电感、Ltl为q轴电感、为d轴电流的给定值。
5.一种永磁同步电机的矢量控制装置，包括通过信号连接起来的d轴电流控制模块、q 轴电流控制模块、解耦模块、调制模块、牵引逆变器和检测模块；其特征在于所述d轴电流控制模块包括转矩获得单元，用于将检测模块检测到的永磁同步电机转子的实际角速度信号与预先给定角速度信号进行比较，对比较信号进行PI调节后，获得转子的给定转矩； 初始给定值获得单元，用于根据给定转矩获得d轴电流的初始给定值； 调节值获得单元，用于根据实际角速度信号获得d轴电流的调节值； 给定值获得单元，用于将d轴电流的初始给定值和d轴电流的调节值相加获得d轴电流的给定值；所述q轴电流控制模块包括给定值获得单元，用于根据给定转矩和d轴电流的给定值获得q轴电流的给定值。
全文摘要
本发明公开了一种永磁同步电机的矢量控制方法和装置。方法包括将等效于转子坐标系下的d轴电流和q轴电流解耦，通过PI调节获得d轴电压和q轴电压，进行空间矢量脉宽调制，用调制后的信号控制牵引逆变器以驱动电机运行；作为解耦控制信号的d轴电流的给定值和q轴电流的给定值通过如下方法获得将转子实际角速度信号与预先给定角速度信号进行比较，对比较信号进行PI调节后，获得转子的给定转矩；根据给定转矩获得d轴电流的初始给定值；根据实际角速度信号获得d轴电流的调节值；根据d轴电流的初始给定值和d轴电流的调节值获得d轴电流的给定值；然后根据给定转矩和d轴电流的给定值获得q轴电流的给定值。
文档编号H02P21/14GK102386834SQ20101026885
公开日2012年3月21日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者宋春龙, 梁培志, 蔡宾锋, 陈振强, 陈振锋 申请人:永济新时速电机电器有限责任公司