永磁同步电机单电流弱磁扭矩闭环控制方法与流程

本发明涉及到新能源技术领域，特别是一种永磁同步电机单电流弱磁扭矩闭环控制方法。

背景技术：

近年来，不论是时代的发展抑或国家新政策，新能源电动汽车被推向了风口浪尖，着实火了一把。说到电动汽车，其最为关键部分就是动力系统部分，而动力系统部分最为关键不外乎电机与电驱这两大部件。永磁同步电机（pmsm）凭借着其功率密度高、可靠性高、效率高等特性逐步取代异步电机在电动车上得到了广泛的应用。而说到pmsm不得不提的就是其弱磁扩速特性。由于逆变器直流侧电压达到最大值后会引起电流调节器的饱和，为了获得较宽的调速范围，在基速以上高速运行时实现恒功率调速，需要对电动机进行弱磁控制。

现有技术在进行永磁同步电机单电流弱磁扭矩闭环控制时，大多数只有简单的pi调节器输出最大值限制，无电压饱和时的特殊处理方法造成输出电压饱和从而失去扭矩控制甚至引起安全事故。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种永磁同步电机单电流弱磁扭矩闭环控制方法，其包括以下步骤：

s1：电机控制器将扭矩请求通过电机电流转换公式解析为交轴电流请求iq_ref和直轴电流请求id_ref；

s2:电机控制器采集的电机电流经过矢量变换获得直轴电流id,id_ref和id做差送入第一pid调节器；

s3：执行第一pid调节器，获得第一pid调节器的输出值作为直轴电压ud；

s4:电机控制器采集的电机电流经过矢量变换获得交轴电流iq，将iq_ref和iq做差送入第二pid调节器；

s5:执行第二pid调节器，得到第二pid调节器的输出值作为交轴电压uq1；

s6:将s3中得到ud求平方与s5中得到的uq1求平方并送入加法器得到u2，即u2=ud^2+uq1^2；

s7:对u2做算术平方根作为双电流闭环时的合成电压u1，即u1=sqrt(u2)；

s8：判断u1是否饱和，如小于u_max则u1未饱和并将交轴输出电压uq赋值为uq1，即uq=uq1，其中u_max为逆变器允许输出的最大电压；

s9:如u1不小于u_max则u1饱和并赋值uq为sqrt(u_max^2-ud^2)进行单电流调节；

s10：将第二pid调节器的积分值pid_uqi赋值为uq1；

s11:将s3中得到的ud和s8或s9中得到的uq进行电压合成得到u，即u=sqrt(uq^2+ud^2),合成电压u经过逆变器转换输出至电机实现单电流弱磁扭矩闭环控制。

本发明具有以下有益效果：

本发明在电压u1饱和时，将第二pi调节器的输出值uq1替换为电压sqrt(u_max^2-ud^2)并赋值给交轴输出电压uq,第一pid调节器的输出值赋值给直轴电压ud，实现永磁同步电机单电流弱磁扭矩闭环控制方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的永磁同步电机单电流弱磁扭矩闭环控制系统示意图。

图2为本发明提供的永磁同步电机单电流弱磁扭矩闭环控制流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示的为本发明实施例提供了一种永磁同步电机单电流弱磁扭矩闭环控制方法，其基于如图1所示的永磁同步电机单电流弱磁扭矩闭环控制系统，其包括以下步骤：

s1：电机控制器将扭矩请求通过电机电流转换公式解析为交轴电流请求iq_ref和直轴电流请求id_ref；

s2:电机控制器采集的电机电流经过矢量变换获得直轴电流id,id_ref和id做差送入第一pid调节器；

s3：执行第一pid调节器，获得第一pid调节器的输出值作为直轴电压ud；

s4:电机控制器采集的电机电流经过矢量变换获得交轴电流iq，将iq_ref和iq做差送入第二pid调节器；

s5:执行第二pid调节器，得到第二pid调节器的输出值作为交轴电压uq1；

s6:将s3中得到ud求平方与s5中得到的uq1求平方并送入加法器得到u2，即u2=ud^2+uq1^2；

s7:对u2做算术平方根作为双电流闭环时的合成电压u1，即u1=sqrt(u2)；

s8：判断u1是否饱和，如小于u_max则u1未饱和并将交轴输出电压uq赋值为uq1，即uq=uq1，其中u_max为逆变器允许输出的最大电压；

s9:如u1不小于u_max则u1饱和并赋值uq为sqrt(u_max^2-ud^2)进行单电流调节；

s10：将第二pid调节器的积分值pid_uqi赋值为uq1；

s11:将s3中得到的ud和s8或s9中得到的uq进行电压合成得到u，即u=sqrt(uq^2+ud^2),合成电压u经过逆变器转换输出至电机实现单电流弱磁扭矩闭环控制。

本发明在电压u1饱和时，将第二pi调节器的输出值uq1替换为电压sqrt(u_max^2-ud^2)并赋值给交轴输出电压uq,第一pid调节器的输出值赋值给直轴电压ud，实现永磁同步电机单电流弱磁扭矩闭环控制方法。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种永磁同步电机单电流弱磁扭矩闭环控制方法，其包括以下步骤：解析出iq_ref和id_ref；id_ref和id做差送入第一PID调节器；执行第一PID调节器获得直轴电压ud；将iq_ref和iq做差送入第二PID调节器；执行第二PID调节器得到交轴电压uq1；将ud求平方与uq1求平方并送入加法器得到u2；对u2做算术平方根作为u1；如u1未饱和将交轴输出电压uq赋值为uq1；如u1饱和赋值uq为Sqrt(u_max^2‑ud^2)进行单电流调节；将第二PID调节器的积分值pid_uqi赋值为uq1；进行电压合成得到u=Sqrt(uq^2+ud^2),合成电压u经过逆变器转换输出至电机实现单电流弱磁扭矩闭环控制。本发明在电压u1饱和时，通过第二PI调节器与第一PID调节器的输出值赋值实现永磁同步电机单电流弱磁扭矩闭环控制方法。

技术研发人员：章琴
受保护的技术使用者：合肥君信信息科技有限公司
技术研发日：2017.08.21
技术公布日：2017.10.17