[发明专利]内置式永磁同步电机的控制方法

说明书

本发明涉及永磁同步电机的控制方法，具体为内置式永磁同步电机的控制方法。解决因电机参数发生非线性变化对永磁同步电机的控制精度造成影响的问题。本发明对最大转矩电流比的电流角度进行在线计算，根据电机动态参数进行实时修正，获得包含较准确的电机参数信息的电流角度模型，并利用该模型，进而计算得到MTPA角度，同时对最大转矩电流比的电流幅值进行实时修正，以此实现精确的最大转矩电流比控制。该算法能够使电机始终运行在最大转矩电流比运行点，受电机参数变化的影响小，具有良好的参数鲁棒性和动态响应特性。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机的控制方法，具体为内置式永磁同步电机的控制方法。

背景技术

永磁同步电机具有效率高，功率密度高，结构简单紧凑，运行可靠等优点，随着电力电子器件的发展，被广泛应用于电动汽车、新能源发电以及工业伺服驱动等领域。

内置式永磁同步电机因永磁体内埋于转子，其Q轴电感要明显大于D轴电感，这一特性致使电机产生磁阻转矩。为了充分利用磁阻转矩，提高系统的运行效率，通常采用最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere，MTPA)控制方法。

传统最大转矩电流比控制方法通过对电机转矩模型进行求导运算，并控制转矩对电流角变化率为零，得到满足最大转矩电流比的定子电流角度计算式：

由于MTPA角度计算式中包含永磁磁链ψ_f、D-Q轴电感L_Q、L_D等参数，在实际运行中，这些参数会随着负载波动、温度变化和磁路饱和等因素发生非线性变化，给MTPA角度计算带来比较大的困难。因此，提高电流角计算精确度的方法，成为最大转矩电流比控制的关键之一。

永磁同步电机具有功率密度大、效率高等优点，在电车驱动系统中得到了广泛的应用。车用内置式永磁同步电机多处于转矩控制模式，即驱动系统对主控系统下发的转矩指令进行跟踪控制。传统的转矩控制策略多为开环控制，即电机驱动器在接收到转矩指令后，通过电机模型直接计算出交直轴电流给定值，然后通过交直轴电流双闭环PI调节器进行控制。由于根据电机模型计算电流给定值时需要准确的电机参数，而电机参数在实际工况中是不断变化的，因此电机参数的误差对传统转矩控制的精度有较大影响。

发明内容

本发明解决因电机参数发生非线性变化对永磁同步电机的控制精度造成影响的问题，提供一种内置式永磁同步电机的控制方法。该控制方法通过转矩闭环控制方法和实时而准确的调节电机参数，根据转矩估算调节电流幅值和计算电流角度β，达到对电机电流较精准的分配，进而较精确的控制电机运行，该方法具有良好的稳态控制精度和动态响应速度。

本发明是采用如下技术方案实现的：内置式永磁同步电机的控制方法，分六个模块，即采样计算模块、定子电流幅值计算模块、电机参数计算模块、电流角度计算模块、电流给定值计算模块、电流前馈解耦计算模块；

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(旋转变压器)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