非正弦反电动势表面式交流永磁电机矢量控制方法

摘要

一种非正弦反电动势表面式交流永磁电机矢量控制方法，属于交流永磁电机调速方法。该调速方法根据数值计算、实验或辨识得到的永磁磁链导数与电机动子电气角度的关系曲线，计算得出永磁磁链导数矢量幅值及相位与动子电气角度的关系曲线，以永磁磁链导数矢量方向为q′轴建立d′q′轴坐标系，控制d′轴电流为0，使电流矢量定向于永磁磁链导数矢量方向，结合数值计算、辨识或实验得到的齿槽力(或转矩)与电机动子电气角度的关系曲线，进行齿槽力(或转矩)补偿可以获得最大效率无纹波的推力(或转矩)控制。本发明解决了传统矢量控制方法由于永磁磁链谐波、齿槽效应等影响而存在的推力(或转矩)脉动现象，提供了一种非正弦波反电动势表面式交流永磁电机高性能调速方法，尤其适用于表面式交流永磁直线电机。

主权项

1、一种非正弦反电动势表面式交流永磁电机矢量控制方法，其步骤包括：第1步：分别建立下述参数与动子电气角度θ_e的关系曲线，各关系曲线均以电机动子电气角度为横坐标，分别以参数为纵坐标，参数包括直线电机齿槽力F_cogging或旋转电机齿槽转矩T_cogging，永磁磁链导数矢量幅值G(θ_e)，以及永磁磁链导数矢量相位θ；第2步：检测电机速度，获取电机的速度反馈v，比较速度指令v^*和速度反馈v之间的偏差，再计算并输出直线电机推力指令F^*或旋转电机转矩指令T^*；第3步：根据检测得到的速度反馈v，计算求出动子电气角度θ_e，再根据第1步建立的关系曲线，获得与动子电气角度对应的直线电机齿槽力F_cogging或旋转电机齿槽转矩T_cogging、永磁磁链导数矢量幅值G(θ_e)及相位θ参数值；第4步：建立d′q′轴坐标系，d′轴与永磁磁链导数矢量dψ_fαβ/dθ_e重合，其中ψ_fαβ为电机静止坐标系αβ的永磁磁链矢量，dψ_fαβ/dθ_e表示ψ_fαβ对θ_e求导；q′轴超前d′轴90度电气角度，且控制d′q′轴坐标系下的d′轴的电流矢量i_d′＝0，再利用式(I)计算d′q′轴坐标系下的q′轴的电流矢量i_q′，$i_{q^{\prime }}=\frac{Q^{*}\tau }{1.5\mathrm{\pi G}\left({\theta }_e\right)}-Q$式(I)式中，Q为直线电机齿槽力F_cogging或旋转电机齿槽转矩T_cogging，Q^*为线电机推力F^*或旋转电机转矩T^*；第5步：利用式(II)计算三相电流指令I_abc^*；$I_{\mathrm{abc}}^{*}=i_{q^{\prime }}{\left[\begin{array}{ccc}-\sin \theta & -\sin (\theta -2\pi /3)& -\sin (\theta +2\pi /3)\end{array}\right]}^T$式(II)第6步：比较三相电流指令I_abc^*与实际的三相电流I_abc的差，采用滞环控制方式，输出控制指令对电机电流进行控制。