[发明专利]基于模糊控制器的内置式永磁同步电机全速域控制方法

说明书

一种基于模糊控制器的内置式永磁同步电机全速域控制方法，包括：简化内置式永磁同步电机恒转矩区和恒功率区电流控制策略，提高实际控制系统中处理器的运行速度；设计模糊逻辑控制器，包括输入、输出的隶属度函数，模糊规则；在控制系统引入积分控制，进一步消除稳态误差。本发明的方法在控制系统中引入模糊逻辑控制器并且加入积分环节，使其具有快速响应、对参数变化及扰动不灵敏、对模型精度要求不高、无需系统在线辨识、物理实现简单等优点，提高了内置式永磁同步电机动态响应和鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种内置式永磁同步电机全速域控制方法。特别是涉及一种基于模糊控制器的内置式永磁同步电机全速域控制方法。

背景技术

由于内置式永磁同步电机(Interior Permanent magnet synchronous machine，IPMSM)具有高功率密度、高可靠性、高效率、结构简单、造价低等特点，在电动汽车等要求较高的调速驱动系统中得到了广泛的应用。为了提高电机运行效率，在基速以下通常采用最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere，MTPA)控制算法。在实际系统控制系统中逆变器的容量是一定的，随着电机转速的不断升高直至达到电机的基速点，此时电机定子电压达到逆变器的最大输出电压值，若要继续升高电机转速，则会出现电机反电势大于电机输出电压的情况，而永磁同步电机的转子磁场由永磁体产生，因此无法通过调整转子磁场来降低电机反电势，只能通过间接调整定子电流矢量的方法，达到升高电机转速而电机反电势保持不变的目的。所以，永磁同步电机必须采用弱磁控制技术以满足宽转速范围的调速需求，在基速以下采用最大转矩电流比控制算法实现恒转矩输出，在基速以上采用弱磁控制算法实现恒功率输出。

传统全速域控制策略通常是基于PI控制器的，具有结构简单，易于调节，易实现等优点，但存在以下几方面的问题：(1)传统固定参数的PI控制器不具备实时调节参数的能力，满足不了在线调节参数的要求，无法实现内置式永磁同步电机高精度、高稳定性弱磁需求。(2)IPMSM具有多变量、非线性、强耦合等特点，难以建立起其准确的数学模型，这使得采用PI控制容易受到系统内部参数变化和外部扰动等因素的影响，系统鲁棒性不强。(3)在电动汽车应用中，IPMSM经常处于过载或者高速弱磁状态，电枢反应强，电机参数变化较大，如果不考虑参数变化对控制系统的影响，将会导致电机输出转矩下降、恒功率区变窄、电机效率下降等问题。针对以上问题，需要对基于PI控制器的传统全速域控制策略进行改进，使控制系统在电机参数变化或者负载扰动具有动态响应快、抗干扰能力和鲁棒性强等优点。模糊控制器具有快速响应、对参数变化及扰动不灵敏、对模型精度要求不高、无需系统在线辨识、物理实现简单等优点，成为提高内置式永磁同步电机动态响应和鲁棒性的有效手段之一。

因此，传统基于PI控制器的全速域控制策略在电机参数变化或负载扰动的情况下，往往难以取得令人满意的控制效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够有效提高内置式永磁同步电机性能的基于模糊控制器的内置式永磁同步电机全速域控制方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于模糊控制器的内置式永磁同步电机全速域控制方法，包括如下步骤：

1)采集内置式永磁同步电机三相定子电流i_a、i_b、i_c，并进行坐标变换，得到定子电流直轴分量i_d和定子电流交轴分量i_q；通过安装在电机上的编码器采集脉冲信号，并将脉冲信号转换为电机的转子位置角θ和机械转速ω_r；