[发明专利]内置式永磁同步电机的控制方法

权利要求书

1.一种内置式永磁同步电机的控制方法，其特征在于，分六个模块，即采样计算模块(1)、定子电流幅值计算模块(2)、电机参数计算模块(3)、电流角度计算模块(4)、电流给定值计算模块(5)、电流前馈解耦计算模块(6)；

1)采样计算模块

采集逆变器直流母线电压U_dc，以及电机定子电流i_a、i_b；对定子电流i_a、i_b进行Clarke变换和Park变换，得到同步旋转坐标系中定子电流D轴分量i_D和定子电流Q轴分量i_Q；

通过位置传感器采集电机转子位置角θ，并计算得到电机转子电角速度ω_r；

2)定子电流幅值计算模块

定子电流幅值计算模块包含转矩电流计算模块和电机电磁转矩估算模块；

转矩电流计算模块的输入变量为给定转矩T^*；输出变量为电机给定电流幅值

电机电磁转矩估算模块的输入变量为i_D、i_Q、L_D(t)、L_Q(i_Q,t)、ψ_f(t)、t；

电机电磁转矩估算模块的输出变量为T_e，其方程表示为：

其中i_D、i_Q为采样计算模块输出变量；L_D(t)、L_Q(i_Q,t)、ψ_f(t)、t为电机参数计算模块输出变量；p为电机极对数；

将电机给定转矩T^*与电机电磁转矩估算T_e做差，将所得转矩差值经过转矩PI控制器调节后，输出量Δi_S用来调节给定电流幅值调节后的给定电流幅值i_S，其公式如：

3)电机参数计算模块

电机参数计算模块的输入变量为：

i_Q为电机定子Q轴电流实际值；

i_Q0为电感变化率发生转折时的Q轴电流分量；

L_Q0为在常温状态下Q轴的电感分量，为常温下测量值或电机设计给定值；

L_D0为在常温状态下D轴的电感分量，为常温下测量值或电机设计给定值；

ψ_f0为常温状态下电机磁链值，为常温下测量值或电机设计给定值；

t为磁钢温度；

ρ为曲线系数，为0.1％-0.3％；

γ_t磁钢温度系数，可从磁钢手册中查找到；

其输出变量为：

L_Q(i_Q,t)为Q轴电感随i_Q和温度t变化的值，

L_D(t)为D轴电感随温度t变化的值，L_D(t)＝L_D0γ_tt；

ψ_f(t)为电机磁链随温度t变化的值，ψ_f(t)＝ψ_f0γ_tt；

ΔL_err0为在常温下Q轴电感L_Q0和D轴电感L_D0的差值，ΔL_err0＝L_Q0-L_D0；

Δi_Q0为Q轴实际电流i_Q和i_Q0之间的差值，Δi_Q0＝i_Q-i_Q0；

4)电流角度计算模块

电流角度计算模块的输入参数为：电机磁链初始值ψ_f0、ΔL_err0、Δi_Q0以及调节后的给定电流幅值i_S，输出参数为：最大转矩电流比角度β；

当i_Q＜i_Q0时，最大转矩电流比角度β表达式为：

当i_Q≥i_Q0时，最大转矩电流比角度β表达式为：

5)电流给定值计算模块

电流给定值计算模块输入变量为：最大转矩电流比角度β、调节后的给定电流幅值i_S；

电流给定值计算模块输出变量为：定子电流给定值和

6)电流前馈解耦计算模块

电流前馈解耦计算模块的输入参数为：i_D、i_Q、L_Q(i_Q,t)、L_D(t)、ψ_f(t)；输出参数为：给定参考电压和

Δu_D为D轴电流给定值与D轴电流反馈值i_D的差值，再经过PI调节器输出的结果，即D轴电流闭环调节输出；

同理，Δu_Q为Q轴电流给定值与Q轴电流反馈值i_Q的差值，再经过PI调节器输出的结果，即Q轴电流闭环调节输出；

电流前馈解耦计算模块输出的给定参考电压和输入到脉冲调制模块，产生调制脉冲以控制电机运行。

2.根据权利要求1所述的内置式永磁同步电机的控制方法，其特征在于，2)定子电流幅值计算模块中，根据输入的电机给定转矩T^*，通过最大转矩电流比方法，得到此转矩下的D轴电流i_D1、Q轴电流i_Q1；再通过如下公式：

得到电机给定电流幅值