[发明专利]一种永磁同步电机MTPA控制与FW控制的切换方法

说明书

本发明提供了一种永磁同步电机MTPA控制与FW控制的切换方法，在由MTPA控制切换至FW控制的过程中，基于调制比确定切换点；在由FW控制切换至MTPA控制的过程中，基于d轴电流确定切换点。基于调制比或d轴电流的永磁同步电机MTPA控制与FW控制的切换方法，能够避免电机转速、输出转矩的大小、直流母线电压的高低、电机参数的变化等对切换点的影响，保证了电机输出转矩与参考转矩基本一致，提高了永磁体同步电机工作的平顺性。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体地说是一种永磁同步电机MTPA控制与FW控制的切换方法。

背景技术

在永磁同步电机(PMSM)控制中，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(MTPA)控制以降低电机铜耗，提高运行效率。基速以上称为恒功率区，通常采用弱磁(FW)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。

MTPA是指在参考转矩给定的前提下，通过合理分配d轴和q轴的电流分量，使定子电流最小，即单位电流下电机输出转矩最大的控制方法。MTPA控制可以减小电机铜耗，提高运行效率，优化系统性能。此外，由于逆变器所需输出的电流较小，对逆变器的容量要求可相对降低。FW控制是实现永磁同步电机高速运行的重要手段，通过FW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。

当永磁同步电机工作在恒转矩区时，为了提高驱动系统效率，一般采用MTPA控制策略；而当永磁同步电机工作在恒功率区时，为了保证电机的正常工作，必须采用FW控制策略。在恒功率区，为提高逆变器效率，逆变器输出最大空间电压矢量，此时可通过控制最大电压矢量与q轴电压之间的夹角来保证输出转矩与目标转矩相一致，称为基于空间电压矢量角度的FW控制。

MTPA控制一般是双闭环的控制策略，而基于空间电压矢量角度的FW控制是单闭环控制。如何实现永磁同步电机在双闭环控制器与单闭环控制器之间的切换，是保证电机能够在全速度范围内工作的前提。

发明内容

本发明的目的就是提供一种永磁同步电机MTPA控制与FW控制的切换方法，以改善永磁同步电机MTPA控制与FW控制切换时的平顺性。

本发明的目的是这样实现的：一种永磁同步电机MTPA控制与FW控制的切换方法，，在由MTPA控制切换至FW控制的过程中，基于调制比确定切换点。具体是，当调制比等于或大于0.907时，由MTPA控制切换至FW控制。

在由FW控制切换至MTPA控制的过程中，基于d轴电流确定切换点。对于表贴式永磁同步电机，当d轴电流大于零时，由FW控制切换至MTPA控制。对于内置式永磁同步电机，由FW控制切换至MTPA控制的条件为i_d＞i_{d_MTPA}，i_d为d轴电流，i_{d_MTPA}为MTPA控制时的d轴电流。

本发明提出了一种基于调制比或d轴电流的永磁同步电机MTPA控制与FW控制的切换方法，在由MTPA控制切换至FW控制的过程中，基于调制比确定切换点；在由FW控制切换至MTPA控制的过程中，基于d轴电流确定切换点。基于调制比或d轴电流的永磁同步电机MTPA控制与FW控制的切换方法，能够避免电机转速、输出转矩的大小、直流母线电压的高低、电机参数的变化等对切换点的影响，保证了电机输出转矩与参考转矩基本一致，提高了永磁体同步电机工作的平顺性。

附图说明

图1是永磁同步电机的输出转速转矩特性map图。

图2是MTPA控制与FW控制的切换方法流程图。

图3是逆变器在线性区输出的最大电压矢量图。