[发明专利]内嵌式永磁同步电机MTPA曲线拟合方法及控制系统

说明书

本发明公开了内嵌式永磁同步电机MTPA曲线拟合方法，根据实验测得的电机空载反电动势和转速，求取电机转子永磁磁链；控制IGBT输出交、直轴电流，测得电机交轴电感与交轴电流，及直轴电感与直轴电流对应关系的实验数据；依据满足MTPA条件的转矩与交轴电流的计算公式，通过给定交轴电流，得到数个等间隔的转矩数值，并按照符合MTPA条件的交、直轴电流关系，求得对应转矩下的直轴电流；依据得到的零至最大转矩的数个等间隔转矩数值，拟定出转矩与交、直轴电流关系的MTPA曲线。本发明针对公式计算法精度不高，实验测试法操作繁杂等问题，提出了一种能兼顾计算和精度要求的内嵌式永磁同步电机MTPA曲线综合拟定法和控制系统。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，涉及内嵌式永磁同步电机的最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere，MTPA)曲线拟合方法，及内嵌式永磁同步电机的MTPA控制系统。本发明解决的问题是提出了一种计算简单，精度较高，又实用可靠的基于内嵌式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor，IPMSM)的MTPA曲线拟合方法和控制系统。

背景技术

近年来，随着社会各界对环保问题的重视，以高效节能、实用可靠、及强鲁棒性等特点的内嵌式永磁同步电机成为了各行各业关注的热点，更是在工业智能机器人、新能源电动汽车等领域得到了大力的推广。

永磁同步电机具有结构简单、功率密度高，输出效率高的特点，由其构成的高性能驱动控制系统得到了广泛的应用；与表贴式永磁同步电机不同，内嵌式永磁同步电机具有交、直轴电感不等，调速范围较宽，更适合于相对恶劣的环境下持续运转。

针对内嵌式永磁同步电机交、直轴电感不等的特性，通过控制电流，以追求单位电流输出最大转矩的控制，即最大转矩电流比(MTPA)控制，得到了业界的普遍运用；在一定的转矩需求时，只需要输入最小的定子电流，以降低电机及控制器的损耗，从而提高了系统效率。

现有技术方案：

内嵌式永磁同步电机的转矩，主要由永磁转矩和电感不等特性的磁阻转矩组成，MTPA控制主要在于磁阻转矩的调节利用。一般地，MTPA控制主要依据构成MTPA曲线的转矩及电流参数，而MTPA曲线的拟合主要有公式计算法、仿真分析法，实验测试法三种方法。

公式计算法较为简单，依据转矩计算公式进行条件求解，但对电机本体的参数依懒较强，拟合的曲线精度较差；仿真分析法较为容易，参考电机厂家根据电机设计模型给出的仿真数据，但与实际系统的真实数据存在偏差，拟合的曲线精度一般；实验测试法操作繁杂，且测试参数较多，需要依据电机各转速及电流状态下实测的参数和数据，拟合的曲线精度较高。

目前，较常使用且实用的方法是公式计算法和实验测试法；对精度要求不高的场合，使用公式计算法；反之，则大多使用实验测试法。不难发现，现有内嵌式永磁同步电机的MTPA曲线拟合方法，存在以下弊端：

现有的MTPA曲线拟合方法不能很好地同时兼顾计算和精度要求。

发明内容

针对现有方案的不足，本发明提出了MTPA曲线的综合拟定法，它结合了公式计算法与实验测试法各自的优点，找到了一种计算简单，精度较高，又实用可靠的基于内嵌式永磁同步电机的MTPA曲线拟合方法和控制系统。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

⑴拟定内嵌式永磁同步电机MTPA曲线

根据实验测得的电机空载反电动势和转速，求取电机转子永磁磁链；

控制IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)输出交、直轴电流，测得电机交轴电感与交轴电流，及直轴电感与直轴电流对应关系的实验数据；