[发明专利]一种永磁同步电机控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机控制方法，尤其涉及一种永磁同步电机控制方法，属于电机控制技术领域。 

背景技术

永磁同步电机在现代化建设的地位非常重要，广泛应用于国防、工业、建筑业等邻域。传统的永磁同步电机控制方法在控制性能、效率等方面已不能完全满足需求，为应对这些不足，对永磁同步电机控制方法展开了新的研究和发展。

随着铁磁材料的新发现及电力半导体的快速发展，永磁电机的控制性能有较大的提升空间。在相同的永磁电机硬件设施情况下，传统控制方法存在过于依赖电机参数，控制拓扑结构复杂，并且存在实际调试困难的情况。传统控制方法存在调试初期即容易发生失步和越步，由于其直轴电压和交轴电压严格根据电机数学模型或PID算法获得，且其直轴电压和交轴电压对电机控制性能的稳定性和动态性能存在耦合关系，控制性能非常依赖调试参数。

中国专利授权公告号为：CN 102386834A，公告日为：2012年3月21日的发明专利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。但是该定位方法的计算过程复杂，需要进行复杂的三角函数计算，计算量较大，而且控制性能对电机参数的依赖较大，调试初期极容易发生失步和越步，同时还需要进行复杂的电压变换，计算时间较长，控制效果不佳。 

发明内容

本发明的目的是针对现有的永磁同步电机控制方法计算过程复杂，计算量较大，电机控制性能非常依赖电机参数，传统控制方法存在调试初期极容易发生失步和越步，而且需要进行复杂的电压变换，计算时间较长，控制效果不佳的缺陷和不足，现提供一种计算过程简单，通过直接输出电压矢量，省去了旋转两相坐标系到静止两相坐标系下的电压变换，从而省去其中的部分三角函数计算，节省了计算时间，控制效果更佳的一种永磁同步电机控制方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种永磁同步电机控制方法，包括以下步骤：

a、通过位置传感器获得电机当前的转子位置信息                                                和转速信息，并通过电流传感器采集电机的三相电流、、，根据永磁同步电机的数学模型推导电机当前的电磁转矩；

b、在得到电机的速度信息、转矩信息后分别和给定的速度、转矩进行做差运算，获得当前转速、转矩的实时误差分别为、，若是对电机进行闭环控制：对速度误差或转矩误差进行计算，得出结果为输出电压矢量的大小，总是大于等于0；若是对电机进行开环环控制，则直接给定；

c、随后根据电机控制器的直流电源电压已知为Vdc，对输出电压矢量的大小进行溢出判别：若小于0，则；若，则 ；否则维持不变；

d、再根据采集得到的三相电流、、及电机数学模型推导计算电机的直轴电流、交轴电流和电流矢量大小；

e、根据电流矢量的大小或直轴电流与交轴电流进行计算，计算结果为输出电压矢量角度的补偿角；根据位置传感器采集的转速进行计算，计算结果为输出电压矢量Us角度的补偿角，若电机的旋转方向为逆时针方向，则输出电压矢量的角度为；若电机的旋转方向为顺时针方向，则输出电压矢量的角度为；

f、对输出电压矢量的角度进行溢出判别：若，；否则维持不变；

g、最后根据输出电压矢量的大小和角度，进行空间矢量脉冲宽度调制；将调制波进行隔离驱动功率开关器件进而驱动电机。

所述a步骤中对采集的电流进行3/2变换和park变换运算方法如下：

。

所述a步骤中根据永磁同步电机的数学模型推导电机当前的电磁转矩的方法如下：，，，其中永磁同步电机的参数励磁常数为，磁极对数为，直轴电感为,交轴电感为。

所述b步骤中在得到电机的速度信息、转矩信息后分别和给定的速度、转矩进行做差运算的具体计算方法为：，，。

所述d步骤中计算电流矢量大小的方法如下：。