[发明专利]一种考虑交叉耦合与饱和效应的永磁同步电机控制方法

权利要求书

1.一种考虑交叉耦合与饱和效应的永磁同步电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过给定转速与反馈的电机实际转速的差值经PI调节器得到给定转矩；

S2、通过给定转矩，转矩初始值，电压初始值和交直轴电流初始值，经电流增量控制策略，得到直轴电流增量和交轴电流增量；

S3、将直轴电流增量和交轴电流增量分别与反馈的直轴电流初始值和交轴电流初始值相加得到直轴电流给定值和交轴电流给定值，经PI调节器分别得到直轴电压给定值和交轴电压给定值，经坐标变换和空间矢量脉冲宽度调制实现对永磁同步电机的控制；

所述的电流增量控制策略包含以下步骤：

S2.1、建立计及交叉耦合与饱和效应的永磁同步电机非线性模型；

S2.2、在所述非线性模型基础上，以电流极限圆为约束，在电流增量平面内建立考虑了磁路饱和与交叉耦合效应的电机转矩增量dT_e与电压增量dU_s的线性化方程；

S2.3、判断转矩与电压所需增量在电流极限圆内的相对位置，根据六种不同的位置关系，得出六种不同情况的电流增量：

S2.3.1、判断是否LUI_max，若结果为是，则判定为情况一；

S2.3.2、若S2.3.1的结果为否，则判断是否LTI_max；

S2.3.3、若S2.3.2的结果为是，则判断是否D_sv≥0，若结果为是，则判定为情况二；

S2.3.4、若S2.3.3的结果为否，则判定为情况三；

S2.3.5、若S2.3.2的结果为否，则判断是否D_sv≥0，若结果为是，则判定为情况四；

S2.3.6、若S2.3.5的结果为否，则判断交点位置，若在圆内则判定为情况五，若在圆外则判定为情况六；

步骤S2.3所述的六种不同的位置关系，及对应的六种不同情况的电流增量为：

情况一：当LUI_max时，转矩增量直线和电压增量直线的交点在电流极限圆外，取初始点到电压增量直线的垂线垂足对应的电流增量矢量值作为电流增量以达到最小的过电流，求得的dq轴电流增量为

情况二：当LTI_max，LU≤I_max时，且电压实际增量小于等于dU_s，即D_sv≥0时，取过初始点与转矩增量直线的垂线，该垂线与电流极限圆的交点对应的电流增量矢量值作为电流增量，求得的dq轴电流增量为

情况三：当LTI_max，LU≤I_max且D_sv0时，将既满足电压增量需求又满足电流极限约束且尽可能靠近转矩增量直线的点，即电压增量直线与电流极限圆的交点对应电流增量矢量值作为电流增量，求得的dq轴电流增量为

情况四：当LT≤I_max，LU≤I_max且D_sv≥0时，将满足最大转矩电流比控制算法得到的电流增量矢量值作为电流增量，求得的dq轴电流增量为

情况五：当LT≤I_max，LU≤I_max且D_sv0时，该情况下转矩与电压增量直线的交点位于电流圆内时，取转矩增量直线与电压增量直线交点对应电流增量矢量值作为电流增量，求得的dq轴电流增量为

情况六：当LT≤I_max，LU≤I_max且D_sv0时，该情况下转矩与电压增量直线的交点位于电流圆外时，取电压增量直线与电流极限圆交点对应电流增量矢量值作为电流增量，求得的dq轴电流增量为

其中，z_d＝(L_d-L_q)i_q-2L_qdi_d,z_q＝ψ_f+(L_d-L_q)i_d+2L_dqi_q，

r_d＝(R_s-ω_eL_qd)u_d+ω_eL_du_q,r_q＝(R_s+ω_eL_qd)u_q-ω_eL_qu_d，

其中，LU为电流极限圆圆心到电压增量直线之间距离，LT为电流极限圆圆心到转矩增量直线之间距离，I_max为最大电流值，即电流极限圆半径，D_sv为电压增量减去电压实际增量，作为判断依据判断在电流增量平面内，转矩增量直线和电压增量直线的交点位于初始点的左侧还是右侧，di_d为直轴电流增量，di_q为交轴电流增量，i_d0为初始电流的直轴分量，i_q0为初始电流的交轴分量，i_dm为电流参考值的直轴分量，i_qm为电流参考值的交轴分量，i_dc为转矩增量直线和电压增量直线交点的di_d轴坐标，i_qc为转矩增量直线和电压增量直线交点的di_q轴坐标，L_cross为交点与初始点到电压增量直线的垂线垂足之间的距离，dU_s为电压增量，dT_e为转矩增量，p为电机极对数，i_d为定子电流的直轴分量，i_q为定子电流的交轴分量，ψ_f为永磁体磁链，L_d为定子电感的直轴分量，L_q为定子电感的交轴分量，L_qd为交叉耦合电感，u_d为电压的直轴分量，u_q为电压的交轴分量，R_s为定子电阻，ω_e为电角速度。