[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

说明书

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种考虑交叉耦合与饱和效应的永磁同步电机控制方法。针对当前永磁同步电机的控制方法是建立在电机参数恒定不变以及不考虑磁路饱和与交叉耦合现象的线性模型上，采用直交轴完全解耦的控制方法，控制性能和精度不佳的问题，本发明提供一种考虑交叉耦合与饱和效应的永磁同步电机控制方法，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，将电机参数受交叉耦合与饱和效应的影响计算进每一个计算迭代中，减少交叉耦合与饱和效应的影响，提高永磁同步电机的控制精度，提高动静态性能。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种考虑交叉耦合与饱和效应的永磁同步电机控制方法。

背景技术

高功率密度永磁同步电机因其体积小、重量轻、效率高等特点越来越受到研究人员和生产厂家的关注，特别是航空航天、工业自动化设备、电动汽车等应用场合，因为安装空间有限，对电机要求体积更小、效率更高、重量更轻，也就是要求电机有较高的功率密度。

但高功率密度永磁同步电机的结构紧凑，导致了磁路饱和现象与dq轴交叉耦合现象显著。一方面当电机磁路饱和时电机的电感模型随电枢电流变化而发生非线性变化，另一方面交叉耦合现象产生的交叉耦合电感对电机磁链模型产生影响而引起直交轴电感参数发生变化。而当前永磁同步电机的控制方法是建立在电机参数恒定不变以及不考虑磁路饱和与dq轴交叉耦合现象的线性模型上，采用dq轴完全解耦的控制方法，导致基于传统方法的电机控制系统控制性能和精度达不到要求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的考虑交叉耦合与饱和效应的永磁同步电机控制方法，减少因交叉耦合和饱和效应引起电机参数变化造成的影响，提高电机控制精度以及动静态性能，弥补传统矢量控制方法的缺陷。

(二)技术方案

基于上述的技术问题，本发明提供一种考虑交叉耦合与饱和效应的永磁同步电机控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

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；