[发明专利]一种基于转矩闭环的永磁同步电机弱磁控制方法

说明书

本发明提供了一种基于转矩闭环的永磁同步电机弱磁控制方法。该方法基于空间电压矢量角度的弱磁控制原理，采用转矩闭环的控制策略，获得所需的空间电压矢量的角度。具体是，基于参考转矩与实际转矩之间的误差，采用PI控制策略，得到所需的空间电压矢量的角度。该方法无需求解强耦合的非线性方程组、不依赖于电机本身的电气参数，具有很强的鲁棒性，无需计算弱磁电流，大大简化了弱磁控制。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体地说是一种基于转矩闭环的永磁同步电机弱磁控制方法。

背景技术

对于永磁同步电机，当直流母线电压为额定值且电机输出转矩为额定转矩时，所对应的电机转速称为基速。基速以下称为恒转矩区，通常采用单位电流最大转矩控制以降低电机铜耗，提高运行效率，同时降低对逆变器的容量要求。

在基速以上，如果转子磁通保持不变，转子的反电动势将大于电机的最大输入电压，电机转速将无法进一步提高。永磁同步电机转子永磁体产生的磁动势恒定，只有通过调节定子电流，即增大磁场电流分量，利用电枢反应来抵消永磁体磁势，减小电机气隙合成磁势来实现弱磁升速。基速以上称为恒功率区，通常采用弱磁控制以削弱气隙磁链并限制反电动势使其不随转速提高而增大。弱磁控制是实现永磁同步电机高速运行的重要手段。如何在保证电机正常工作的前提下，充分利用直流母线电压，以减少弱磁电流，一直以来都是弱磁控制的难点。

发明内容

本发明的目的就是提供一种基于转矩闭环的永磁同步电机弱磁控制方法，以充分利用直流母线电压，减少弱磁电流。

本发明的目的是这样实现的：一种基于转矩闭环的永磁同步电机弱磁控制方法，通过转矩闭环控制永磁同步电机弱磁控制时的空间电压矢量角度。具体是，基于参考转矩与实际转矩之间的误差，采用PI控制策略，得到所需的空间电压矢量的角度。

所需的空间电压矢量的角度的计算公式如下：

式中，ΔT_e为参考转矩与实际转矩之间的误差，K_pT、K_iT分别为转矩误差的比例和积分系数，γ₀为电压矢量的初始角度。

根据所得到的所需的空间电压矢量的角度γ^*，并依据如下公式计算出d轴电压V_d和q轴电压V_q；

式中，V_smax为逆变器输出的最大空间电压矢量；

之后对d轴电压V_d和q轴电压V_q进行Park逆变换得到v_α^*、v_β^*，并基于SVPWM调制出所需电压矢量。

本发明基于空间电压矢量角度的弱磁控制原理，采用转矩闭环的控制策略，获得所需的空间电压矢量的角度。该方法无需求解强耦合的非线性方程组、不依赖于电机本身的电气参数，具有很强的鲁棒性，无需计算弱磁电流，大大简化了弱磁控制。

附图说明

图1是逆变器在线性区输出的最大电压矢量图。

图2是dq坐标系下逆变器最大输出电压V_smax与dq轴电压的关系图。

图3是基于转矩闭环的FW控制的原理框图。

具体实施方式

为了充分利用直流母线电压，以减少弱磁电流，本发明提出了一种基于转矩闭环的永磁同步电机弱磁控制方法。

(一)建立永磁同步电机在dq两相旋转坐标系下的数学模型