[发明专利]一种永磁同步电机控制方法及系统

说明书

本发明公开了永磁同步电机控制方法及系统，该方法包括：根据接收的给定转矩和反馈转矩进行闭环控制输出q轴给定电流，根据q轴给定电流计算得到d轴最优电流；对q轴给定电流以及d轴最优电流进行修正并利用修正结果以及对应反馈电流进行闭环控制得到q轴磁链给定、d轴磁链给定、q轴电流给定和d轴电流给定；根据磁链给定和电流给定以及对应反馈磁链，计算q轴输出电压和d轴输出电压；根据q轴输出电压和d轴输出电压，利用SVPWM控制方法计算得到相应的开关脉冲，并将开关脉冲发送给对应逆变器；将电流控制和直接转矩控制结合起来，实现对转矩和电流的同时控制，解决一般直接转矩控制方法中的全部缺点。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种永磁同步电机控制方法及系统。

背景技术

永磁同步电机即由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，永磁同步电机可以将电机整体地安装在轮轴上，形成整体直驱系统，即一个轮轴就是一个驱动单元，省去了一个齿轮箱。其具有功率效率高以及功率因数高；发热小，对应电机冷却系统结构简单、体积小、噪声小；允许的过载电流大，可靠性显著提高；由于没有齿轮箱，可对转向架系统随意设计：如柔式转向架、单轴转向架，使列车动力性能大大提高等特点，广泛使用在机车中。

目前，直接转矩控制(DTC)在异步电机控制中已经很成熟，但应用在永磁同步电机控制中还存在以下问题：

第一：转矩谐波较大；

第二：需要更改磁链给定大小，实现永磁电机最大转矩电流比(MTPA)控制；

第三：对电机定子电流大小无法直接控制。

对于上述问题二要实现MTPA控制，就不能采用恒磁通控制，要根据运行工况实时优化磁链给定大小。由于永磁同步电机定子磁链大小和转矩大小的数学表达式非常复杂，目前只能通过曲线拟合的方式得到磁链给定。该方法能减小在恒磁通控制下电机电流偏大的问题，但在实际工程应用中，由于电机参数误差、磁链观测偏差等无法保证实际电流准确地按照MTPA曲线运行，因而该适应性较差。对于问题三由于直接转矩控制策略本身不直接控制电流造成的，因此无法像矢量控制技术那样，直接对电机电流进行限制和保护。在负载异常过大时，可能会导致电机电流超过限定值，严重时可能会发生过流。因此，如何解决上述技术问题，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种永磁同步电机控制方法及系统，将电流控制和直接转矩控制结合起来，实现对转矩和电流的同时控制，解决一般直接转矩控制方法中的全部缺点。

为解决上述技术问题，本发明提供一种永磁同步电机控制方法，所述方法包括：

根据接收的给定转矩和反馈转矩，进行闭环控制输出q轴给定电流，并根据所述q轴给定电流计算得到d轴最优电流；

对所述q轴给定电流以及所述d轴最优电流进行修正，并利用修正结果以及对应反馈电流进行闭环控制得到q轴磁链给定、d轴磁链给定、q轴电流给定和d轴电流给定；

根据所述q轴磁链给定、所述d轴磁链给定、所述q轴电流给定、所述d轴电流给定以及对应反馈磁链，计算q轴输出电压和d轴输出电压；

根据所述q轴输出电压和所述d轴输出电压，利用SVPWM控制方法计算得到相应的开关脉冲，并将所述开关脉冲发送给对应逆变器。

可选的，根据所述q轴给定电流计算得到d轴最优电流，包括：

根据所述q轴给定电流I_q,mtpa^*利用公式I_d,mtpa^*＝-k_mtpa|I_q,mtpa^*|计算得到d轴最优电流I_d,mtpa^*；其中，k_mtpa为比例系数。