一种增强型永磁同步电机的弱磁控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种增强型永磁同步电机的弱磁控制方法。它为内环采用电流闭环控制、外环结合电压闭环弱磁控制，尤为使用实际电压作为电压反馈，并增加电压误差前馈控制的方法，即根据电流幅值指令isref分别获得用于电流闭环控制的转矩电流指令iqref和第一个励磁电流指令idref1，使其于基速以下按最大转矩电流比控制，根据定子电压闭环控制获得第二个励磁电流指令idref2，使其于基速以上实现弱磁控制，根据电压误差值Δu设计前馈定向角度Δθ控制来提高弱磁控制的动态响应，大大地提高了弱磁控制的精度和弱磁区电流的动态响应速度；从而将基速以下和以上的控制有机地融为一体，形成了一种大输出转矩和高速运行统筹兼顾的控制方法。它可广泛地用于电动汽车的驱动控制。
【专利说明】一种增强型永磁同步电机的弱磁控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种同步电机的弱磁控制方法，尤其是用于电动汽车的一种增强型永磁同步电机的弱磁控制方法。
【背景技术】
[0002]随着石油、天然气等不可再生能源的枯竭，新能源技术得到了蓬勃的发展。采用新能源代替传统的化石燃料进行驱动的电动汽车，是未来汽车工业的主流发展方向。永磁同步电机因其效率高、可靠性好等诸多优点而被越来越多地用在了电动汽车的驱动中。实践中，为满足电动汽车低速爬坡的要求，电机控制需要实现低速大转矩控制；同时，为满足电动汽车的高速运行，电机控制还需要实现高速弱磁控制。已有的研究表明，最大转矩电流比控制在基速以下时，可充分地利用电流产生更大的输出转矩，故已被广泛应用；弱磁控制则允许电机运行于基速以上，以满足电动汽车高速运行的要求。由此，人们为实现对永磁同步电机高速弱磁控制做出了不懈的努力，如中国发明专利申请公布说明书CN101626216A于2010年I月13日公开的一种基于永磁同步电机的弱磁控制系统及其控制方法。该公布说明书中提及的控制方法为基于电压闭环，采用矢量控制的参考电压作为反馈来实现弱磁。然而，这种控制方法存在着不足之处，首先，由于受逆变器死区等非线性特性的影响，参考电压不等于实际电压，从而降低了电压闭环弱磁的控制精度；其次，没有考虑到弱磁区电流的动态响应问题，使控制的效果大打折扣。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种基于电压闭环，以实际电压作为电压反馈，并引入电压误差前馈控制的一种增强型永磁同步电机的弱磁控制方法。
[0004]为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为:一种增强型永磁同步电机的弱磁控制方法采用电压闭环控制法，特别是主要步骤如下:
[0005]步骤1，先根据电流幅值指令iSMf分别获得第一个励磁电流指令idMfl和用于电流闭环控制的转矩电流指令i_f，再采样定子线电压uab、ub。，计算定子电压在静止α-β坐标系上的分量Ua、U0 ;
[0006]步骤2、先根据定子电压在静止α-β坐标系上的分量Ua、U0计算得到实际电压的幅值
【权利要求】
1.一种增强型永磁同步电机的弱磁控制方法，采用电压闭环控制法，其特征在于主要步骤如下: 步骤1，先根据电流幅值指令iSMf*别获得第一个励磁电流指令idMfl和用于电流闭环控制的转矩电流指令i_f，再采样定子线电压uab、ub。，计算定子电压在静止α-β坐标系上的分量Ua、U0 ； 步骤2、先根据定子电压在静止α-β坐标系上的分量Ua、U0计算得到实际电压的幅值U =^u2a+U2fi ,再根据定子电压指令Usref和实际电压的幅值Us，求得电压误差值Δ U=Usref-Us ； 步骤3、先根据电压误差值Au，经过比例积分调节器得到第二个励磁电流指令hhef2={kpV — )Au，式中的kp为比例系数、ki为积分系数、S为拉普拉斯算子，kp和ki由试凑的方法得到，再对第二个励磁电流指令id—进行限幅，其最大值为零、最小值为允许的最小弱磁电流idlim，idlim取为---，其中，Vf为永磁体磁链，Ld为d轴电感； 步骤4、先根据第一个励磁电流指令idMfl和第二个励磁电流指令idMf2，得到用于电流闭环控制的励磁电流指令idraf = idrefl + idra;K，再根据第二个励磁电流指令和电压误差值Au计算前馈定向角度Λ Θ，其计算方法为:当idMf2等于零时，前馈定向角度Λ Θ为零，当小于零时，前馈定向角度Δ 9满足Δ Θ = mAu,其中,m为一个正的系数，由试凑的方法得到； 步骤5、将实测的转子位置角度Qtl减去前馈定向角度△ Θ，得到用于矢量定向控制的实际定向角度Θ。
2.根据权利要求1所述的一种增强型永磁同步电机的弱磁控制方法，其特征是第一个励磁电流指令idMfl和转矩电流指令i_f由下式获得:
, _Ψ/~^Ψ}+ 名(Ld - Lq )2i；ref II —，
-(L1-Ld).— fTj
Iqref — ^ href Kiref I， 式中的Vf为永磁体磁链、Ld为d轴电感、Lq为q轴电感。
3.根据权利要求1所述的一种增强型永磁同步电机的弱磁控制方法，其特征是采样定子线电压uab、ub。，计算定子电压在静止α-β坐标系上的分量1!。、110的步骤如下:
' I
Ub=-^1k-Uab) (1)如下式计算定子相电压M』、UbUc , < Ua =Uub+14β ，
uC = 11B — llbc 式中的Uab、Ub。为两个定子线电压，UA、UB、U。为定子三相相电压； (2)定子三相相电压uA、uB、u。经过下式坐标变换得到ua、ue,
4.根据权利要求1所述的一种增强型永磁同步电机的弱磁控制方法，其特征是先采样定子三相电流isa、isb、is。，并根据实际定向角度Θ进行坐标变换，得到反馈的电流id、iq，再根据转矩电流指令、#和用于电流闭环控制的励磁电流指令idMf以及反馈的电流id、iq,构成电流闭环控制，输出PWM波控制永磁同步电机运行。
【文档编号】H02P21/00GK103872959SQ201410108255
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年3月21日
【发明者】张兴, 郭磊磊, 杨淑英, 谢震, 曹朋朋 申请人:合肥工业大学