[发明专利]一种基于电压相角前馈补偿的永磁电机弱磁控制方法

权利要求书

1.一种永磁电机弱磁控制方法，其特征在于，采用了如下的弱磁控制策略：

1)利用电机d轴电流指令值和q轴电流指令值，根据电压公式计算d轴前馈电压值和q轴前馈电压值；

2)根据d轴前馈电压值和q轴前馈电压值计算前馈电压矢量幅值；根据前馈电压矢量幅值与输出电压限幅的差值，通过电压控制器对d轴电流指令值进行调节；

3)根据q轴电流指令值与q轴电流实际值的差值，通过电流控制器对电压相角进行调节，实现对电机转矩的控制。

2.一种基于电压相角前馈补偿的永磁电机弱磁控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1，在电流指令生成环节中，首先通过MTPA关系计算出初步d轴电流指令值其次通过电压外环调节出弱磁电流Δi_d从而得到期望的d轴电流指令值所述弱磁电流Δi_d的初始值为零，此后在每个计算周期通过电压外环进行更新；

步骤2，根据步骤1所得到的d轴电流指令值以及转矩指令值经转矩公式计算得到q轴电流指令值

步骤3，利用步骤1中得到的d轴电流指令值和步骤2中得到的q轴电流指令值根据电压公式计算得到电机的d轴前馈电压值与q轴前馈电压值

步骤4，根据步骤3中得到的d轴前馈电压值与q轴前馈电值压计算前馈电压矢量幅值

步骤5，进行电压外环调节，计算电压限幅值u_s,max与前馈电压矢量幅值的误差，根据该误差设计电压PI控制器，所述电压PI控制器的输出为弱磁电流Δi_d，并将该值返回至步骤1中，用于下一周期中d轴电流指令值的计算；

步骤6，利用步骤3中得到的d轴前馈电压值与q轴前馈电压值计算得到电压相角前馈值η₀；

步骤7，根据q轴电流指令值与q轴电流实际值i_q的误差设计电流PI控制器，该电流PI控制器的输出与步骤6中得到的电压相角前馈值η₀相加得到电压相角值η；

步骤8，根据步骤7中的电压相角值η和电压限幅值u_s,max计算得到d轴电压指令值和q轴电压指令值

步骤9，将两相旋转坐标系下的d轴电压指令值和q轴电压指令值经过反帕克变换和反克拉克变换后得到的三相静止坐标系下的参考电压值送至调制环节，输出PWM波经由逆变器后作用于永磁同步电机使其能在弱磁工况下正常运行。

3.如权利要求2所述的基于电压相角前馈补偿的永磁电机弱磁控制方法，其特征在于，步骤2中，所述转矩公式为：

式(5)中，为转矩指令值，N_p为电机极对数，L_d为电机直轴电感，L_q为电机交轴电感，ψ_f为永磁体磁链，为d轴电流指令值。

4.如权利要求3所述的基于电压相角前馈补偿的永磁电机弱磁控制方法，其特征在于，步骤3中，所述电压公式为：

式(6)中，ω为电机的定子角频率，L_d为电机直轴电感，L_q为电机交轴电感，ψ_f为永磁体磁链，为d轴电流指令值，为q轴电流指令值。

5.如权利要求4所述的基于电压相角前馈补偿的永磁电机弱磁控制方法，其特征在于，步骤4中，所述前馈电压矢量幅值计算公式为：

式(7)中，为d轴前馈电压值，为q轴前馈电值压。

6.如权利要求4所述的基于电压相角前馈补偿的永磁电机弱磁控制方法，其特征在于，步骤6中，电压相角前馈值η₀的计算公式为：

式(8)中，为d轴前馈电压值，为q轴前馈电值压。

7.如权利要求2所述的基于电压相角前馈补偿的永磁电机弱磁控制方法，其特征在于，步骤7中，所述q轴电流实际值i_q由电流采样环节采集，并经过克拉克变换和帕克变换得到。

8.如权利要求2所述的基于电压相角前馈补偿的永磁电机弱磁控制方法，其特征在于，步骤8中，d轴电压指令值和q轴电压指令值的计算公式为：

式(9)中，u_s,max为电压限幅值，η为电压相角值。