[发明专利]基于MTPA无参数无位置传感的永磁同步电机控制方法

说明书

本发明公开了基于MTPA无参数无位置传感的永磁同步电机控制方法，它含有一种电流控制模式，包括步骤1：接收用户输入给定电流Idq*和γ角，计算出Id_r*和Iq_r*；步骤2：根据Id_r*和Iq_r*在MTPA数据表查找对应的Φ角；步骤3：利用Φ角、Id_r*和Iq_r*计算出Id_Ref和Iq_Ref；步骤4：通过对电流Iq_Ref和电机实时运行的反馈电流Iq输入到PLL锁相环中获取θv，利用对电流Id_Ref和电机实时运行的反馈电流Id的PI处理获取Vq,在MTPA模式下，Vd＝0,Vdq＝Vq,利用θv和Vdq可以获取Vα和Vβ，从而实现对电流的控制，它算法精简，运算简单，减少芯片资源占用，降低成本，解决了在对电机对电机电阻Rs、电感Lq、Lq和磁通λm有高度依赖性的的瓶颈问题。

技术领域：

本发明涉及基于MTPA无参数无位置传感的永磁同步电机控制方法。

背景技术：

目前，无位置传感器矢量控制永磁同步电机的控制方法，一般有恒力矩控制模式、或恒转速控制模式，或恒风量控制模式三种。

例如美国专利US7525269公开了无位置传感器的3相同步电机电机矢量控制器，只公开了电流力矩控制模式，进行恒力矩控制。

中国专利CN103929109(A)也公开，基于无位置传感器矢量控制永磁同步电机的恒转速控制方法。

如图1所示，一般恒力矩控制的方框图如图1所示，由于力矩T只与q轴电流有关，根据力矩计算公式T＝K*iq0，给出力矩设定值T就换算成q轴的设定电流iq0，就可以利用q轴PI电流环进行闭环控制实现恒力矩的控制。

无位置传感器矢量控制永磁同步电机的控制方法最常规的FOC理论，大多都是建立在转子坐标系(rotor frame)上的。当转子位置未知时，无位置传感器算法就会被用来估算转子位置，从而FOC理论可以继续沿用。估算转子位置采用理论与电机相关参数，数学模型复杂，运算耗时复杂，占用大量的控制芯片(微处理器MCU)资源，对微处理器MCU要求较高，成本也高。另外，FOC理论对电机参数:电机电阻Rs、电感Lq、Lq和磁通λm有高度依赖性，造成方案适应范围较窄。

发明内容：

本发明的目的是提供基于MTPA无参数无位置传感的永磁同步电机控制方法，解决现有技术中常规FOC理论估算转子位置采用理论与电机相关参数密相关，数学模型复杂，运算耗时复杂，占用大量的控制芯片资源，对微处理器MCU要求较高，成本也高的技术问题。

本发明的目的是通过以下的技术方案予以实现的。

基于MTPA无参数无位置传感的永磁同步电机控制方法，其特征在于：它含有一种电流控制模式，包括如下步骤：

基于MTPA无参数无位置传感的永磁同步电机控制方法，其特征在于：它含有一种电流控制模式，包括如下步骤：

步骤1：接收用户输入电流矢量Idq*的大小和方向γ角，γ角是电流矢量Idq*与q轴的夹角，计算出Id_r*和Iq_r*，所述的Id_r*和Iq_r*是电流矢量Idq*在转子旋转坐标系dq中d轴的电流值和q轴的电流值，电流矢量Idq*的大小和方向γ角是符合MTPA模式的数据；

步骤2：根据Id_r*和Iq_r*在MTPA数据表查找对应的Φ角，所述的Φ角是转子坐标系dq与电压坐标系VdVq之间的夹角，所述的MTPA数据表是指最大力矩每安培的模式下获得的数据构成的表；电压坐标系VdVq是引入的坐标系，是MTPA模式下始终让Vd＝0,Vdq＝Vq，形成电压，电流和转子间的矢量关系，角度β是在MTPA模式下电压矢量Vdq与电流矢量Idq*的夹角，γ是电流矢量Idq*与q轴的夹角，满足Φ＝β+γ,电压坐标系VdVq中包括Vd轴和Vq轴；

步骤3：利用Φ角、Id_r*和Iq_r*计算出Id_Ref和Iq_Ref,Id_Ref和Iq_Ref是电流矢量Idq*在电压坐标系VdVq中Vd轴和Vq轴的投影；