[发明专利]一种永磁同步电机定子电压矢量限值的计算方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机定子电压矢量限值的计算方法，包括步骤：S1、确定零矢量的作用时间；S2、确定电压矢量幅值；S3、确定电流极限圆及电压极限椭圆；根据电压矢量幅值，电压极限椭圆和电流极限圆确定电压矢量的最大值。本发明的永磁同步电机定子电压矢量限值的计算方法，通过增加直轴去磁电流分量和减小交轴电流分量，同时保证电流矢量都在极限范围内，来达到弱磁扩速的最终目的，与经典SPWM算法相比，SVPWM算法的母线电压利用率提高了15%。

技术领域

本发明属于永磁同步电机控制领域，特别涉及一种永磁同步电机定子电压矢量限值的计算方法。

背景技术

对高性能交流传动系统来说，如何充分利用直流电压，以获得最大输出电磁转矩是一个很重要的因素。现有的永磁同步电机定子电压矢量限值，没有考虑到定子电压矢量的幅值要受到逆变器电压极限的制约，当逆变器电压饱和之后，继续提高转速只有靠调节直轴d轴和交轴q轴电流实现，经典的SPWM算法的母线电压利用率有进一步提高的空间。

发明内容

本发明目的是：提供一种永磁同步电机定子电压矢量限值的计算方法，通过增加直轴去磁电流分量和减小交轴电流分量，同时保证电流矢量都在极限范围内，来达到弱磁扩速的最终目的。

本发明的技术方案是：

一种永磁同步电机定子电压矢量限值的计算方法，包括步骤：

S1、确定零矢量的作用时间T_null：

其中，U_s是待合成电压矢量，T是一个PWM周期；V_a、V_b是两个相邻的基本电压矢量，θ是U_s与V_a的夹角；

S2、确定电压矢量幅值：

其中U_dc为直流母线侧电压幅值；

S3、确定电流极限圆及电压极限椭圆：

永磁同步电机稳定工作时，电流矢量幅值表示为：

其中，I_s为相电流；I_d为d轴电流；I_q为q轴电流；I_lim为相电流的幅值；

永磁同步电机稳定运行时，电流矢量幅值表示为：

其中，L_d为d轴电感；L_q为q轴电感；Ψ_f为磁链；ω_e为转子转速；U_lim为相电压的幅值；

根据电压矢量幅值，电压极限椭圆和电流极限圆确定电压矢量的最大值。

优选的，步骤S1中，所述永磁同步电机采用SVPWM空间矢量脉宽调制，其母线电压利用率＝相电压有效值/母线电压。

优选的，SVPWM空间矢量脉宽调制中，由正弦定理得出：

T_a、T_b分别是V_a、V_b的作用时间，解出：

当T_a+T_bT时，需要施加零矢量，以使控制周期保持恒定；

得出零矢量的作用时间为：