[发明专利]MTPA-弱磁前馈控制方法、系统、可存储介质

说明书

本发明公开了一种基于模型参数更新的MTPA‑弱磁前馈控制方法、系统、可存储介质，涉及电机控制领域。本发明包括两个阶段：分别为MTPA阶段控制和弱磁阶段控制。具体的，在MTPA控制的基础上，判断电流点是否在电压限制圆和电流限制圆的重合区域内，若满足则继续执行MTPA模式，若不满足则跳转至弱磁区域控制，根据目标转矩与电压限制区域、电流限制区域的相互关系实时求解更新弱磁区的电流工作点。在本发明中，两阶段过渡平顺性和系统在变工况下的响应性得到改善；在电感参数变化的情况下，本发明能够基于电感变化实时更新电流工作点，有效抑制工况波动，显示出良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及得电机控制领域，更具体的说是涉及一种MTPA-弱磁前馈控制方法、系统、可存储介质。

背景技术

永磁同步电机具有高转矩大功率，高功能化以及微型化的特点，其不需要励磁绕组，结构比较简单，磁场部分没有发热源，不需要冷却装置，材料的矫顽力高，在电动汽车领域已经得到了广泛应用。同步电机的功率密度及性能已成为当前电机领域的研究热点。受逆变器及定子电压等的限制，在转折转速之上，定子电流无法跟踪目标电流导致电机无法稳定运行。弱磁控制可以实现电机宽范围的弱磁调速，并保持尽可能高的转矩输出。

国内外常见的弱磁方法为电压反馈法，孙旭霞等采用电压反馈修正电流值的弱磁控制方法，这种方法利用交、直轴电流和电压来修正电流，控制算法简单，响应速度快，鲁棒性好。Lin FaaJeng等针对恒功率区的弱磁控制，设计了一种能将逆变器输出电压限制在逆变器高速时的最大输出电压的电压控制回路。张传谱提出传统的超前角弱磁控制，利用电压反馈值与最大定子电压的差经PI调节得到调制系数从而修正空间电流矢量角度。李涛等根据传统电流相角法弱磁控制动态性能差、弱磁区d轴电流和转矩波动大的原因，提出一种电流相角自适应弱磁控制策略。通过稳态小信号分析，将电压幅值对电流相角求导，推导出自适应增益值，实现电流相角的自适应控制。以上方法的系统响应性取决于PI反馈调节器的增益优化程度。Wang Hui等将模型预测控制MPC(Model Predict Control)引入速度环，设计了基于电压反馈的弱磁控制系统。最后，仿真结果表明：在场削弱控制下，MPC控制器比PI控制器具有更好的鲁棒性和更强的抗干扰能力，提高了系统的稳定性。针对PMSM响应性问题，结合前馈控制的优势，林立等将前馈电压补偿引入到弱磁控制中,实现了新型的弱磁控制策略。王莹等提出了基于交、直轴电流随转矩及定子磁链的变化关系表格的前馈弱磁控制策略，有效地提高系统的快速响应能力。另外，查表法需要大量实验数据以及较高的准确度，无法应对电机参数变化所带来的误差。施新华等提出了一种快速自适应弱磁控制方法，通过定子电流分量iq前馈控制得到定子电流分量id限定的最大值，使其在该范围内调节，从而能够实现系统快速响应，更快地获得准确的id的取值，实现快速自适应控制。任少盟等设计一种改进弱磁结构，将前馈控制与限制电压反馈控制相结合提高了系统控制性能。Direm Chaima等提出基于两电平逆变器供电的IPMSM矢量控制的组合控制策略(MTPA-FW)能够在较宽的运行速度范围内提供优良的牵引系统动力学特性。以上方法通过前馈控制很好地提高了系统响应特性，但忽略了MTPA运行阶段和弱磁控制阶段的衔接问题，以及前馈控制策略在电机参数变化时有效性、过渡工况条件下的响应性分析仍然值得进一步研究。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种MTPA-弱磁前馈控制方法、系统、可存储介质。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于模型参数更新的MTPA-弱磁前馈控制方法，包括以下步骤：

获取电机的目标转速和当前转速的差值；

利用PI调节器调节生成用于校正差值的目标转矩；

利用目标转矩计算MTPA电流；其中MTPA电流为最大转矩电流比控制电流；

判断MTPA电流节点是否在电压限制圆和电流限制圆的重合区域内，若满足，则所述MTPA电流节点为工作点。