[发明专利]一种永磁同步电机MTPA控制与单电流弱磁控制方法

说明书

本发明涉及一种永磁同步电机MTPA控制与单电流弱磁控制方法，其根据判断当前以及判断u_s≤u_smax,若是，则使用最大转矩电流比控制策略，将交轴电流给定值和交轴电流i_q进行误差计算，得到交轴电流差值e_iq。切换控制器选择e_iq，将e_iq送入PI控制器Ⅱ，经耦合补偿得出u_q；若否，则使用单电流控制策略，利用直接计算得出u_q。本发明采用u_s≤u_smax作为进入弱磁控制的条件和作为退出弱磁的条件，使得MTPA控制与单电流弱磁控制两种控制策略可以平滑切换，同时保证了切换后系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种永磁同步电机MTPA控制与单电流弱磁控制方法。

背景技术

在众多类型的电机中，永磁同步电机(PMSM)以其体积小、重量轻、效率高、功率密度大、等显著优点，正逐渐发展成为电动汽车主流驱动电机。为使混合动力汽车具有更好的动力性能，要求电机有较宽的调速范围和较大的输出转矩，其恒功率运行区间也要更大。随着电机转速升高，电机定子绕组的反电势线性增加。当电机控制需求电压达到或超过控制器可以提供的最大电压时，必须进行弱磁控制。但随着转速、负载扭矩的升高，弱磁程度的不断加深，交、直轴的耦合严重，导致现有弱磁控制效果不甚理想，容易出现电流震荡引起系统的不稳定，甚至造成IGBT过流故障保护，进而影响电动汽车的高速行驶性能。

内置式永磁同步电动机运行区域分为恒转矩区和恒功率区。当电机处于恒转矩区时，通常采用最大转矩电流比(MTPA)控制策略；当电机处于恒功率区时，通常采用公式法和负直轴电流补偿法。但随着转速提升，电机交轴和直轴电流之间耦合加深，导致交轴电流调节器与直轴电流调节器控制效果变差容易过流，单电流控制方案是解决上述问题的有效途径。常规单电流调节器弱磁控制时，电机交流电压通过公式直接给定，其中u_q2是由单电流控制策略直接计算得出的交轴电压，u_smax是最大电压矢量幅值，u_d是直轴电压。从MTPA控制切换到单电流弱磁控制，由于两种控制计算直轴电压的方式不同，参照图1所示的u_q1与u_q2很难实现同步无缝衔接，因此在切换时存在较大的转速和转矩波动，转速和转矩的波动又会影响切换的条件，可能引起系统在切换点频繁动作，进而引起更大的切换波动，甚至系统发散。其中u_q1是MTPA控制策略时的交轴电压。

发明内容

本发明的目的在于克服以上缺陷，提供一种平滑切换的永磁同步电机MTPA控制与单电流弱磁控制方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是，一种永磁同步电机MTPA控制与单电流弱磁控制方法，其包括以下步骤：

步骤1、检测电机转速n，转子位置角θ，电机三相电流i_a，i_b，i_c，并计算出永磁同步电机的直轴电流i_d和交轴电流i_q；

步骤2、根据直轴电流i_d、交轴电流i_q和电机参数计算出电磁转矩值T_e，将给定转矩值T_m和电磁转矩值T_e进行误差计算，再送入PI控制器Ⅰ，得到交轴电流参考值i_q′；

步骤3、采用最大转矩电流比(MTPA)算法，计算出直轴电流给定值再根据最大电流限制值和计算得到交轴电流给定值

步骤4、根据上一时刻的直轴电压u_d和交轴电压u_q，通过公式计算出电压矢量幅值u_s，其中直轴电压u_d和交轴电压u_q的初始值都为0；