转矩角正弦值线性控制的隐极式永磁同步电机控制方法

摘要

本发明公布了一种转矩角正弦值线性控制的隐极式永磁同步电机控制方法，属隐极式永磁同步电机调速方法。本发明调速方法在隐极式永磁同步电机维持定子磁链幅值不变的情况下，通过直接线性的调节隐极式永磁同步电机的转矩角正弦值来控制转矩。本发明结合了矢量控制对转矩线性调节和直接转矩控制直接调节转矩角、无电流环节、无坐标变换的特点，实现简单，仅须辨识定子磁链，参数鲁棒性强，电流谐波小，转矩脉动小，磁链波动小，具有良好的调速性能。

主权项

1.一种转矩角正弦值线性控制的隐极式永磁同步电机控制方法，其特征在于采用位置传感器检测得到隐极式永磁同步电机的转角信号θ，将所述转角信号θ经过微分环节得到隐极式永磁同步电机实际角加速度ω，将给定的隐极式永磁同步电机角加速度ω^*与实际角加速度ω依次经过PI环节、限幅环节节得到隐极式永磁同步电机瞬时转矩角正弦值sin δ^*；将给定的隐极式永磁同步电机定子磁链幅值ψ^*以及隐极式永磁同步电机瞬时转矩角正弦值sin δ^*、隐极式永磁同步电机的转角信号θ经过目标定子磁链矢量环节节得到隐极式永磁同步电机下一时刻目标定子磁链矢量将隐极式永磁同步电机下一时刻目标定子磁链矢量与隐极式永磁同步电机当前定子磁链矢量作矢量差得到隐极式永磁同步电机定子磁链变化量将隐极式永磁同步电机定子磁链变化量经过空间矢量调制环节节生成得到三相全桥逆变器的三相占空比即A相占空比D_A、B相占空比D_B、C相占空比D_C，将所述三相占空比经过三相全桥逆变器得到隐极式永磁同步电机在静止abc坐标下的三相相电流即A相电流i_sa、B相电流i_sb、C相电流i_sc，采用所述三相相电流驱动隐极式永磁同步电机得到隐极式永磁同步电机输出的目标电磁转矩T_e；k+1时刻隐极式永磁同步电机的目标电磁转矩为：$T_{e(k+1)}*=\frac{3p{L}_m}{2(L_s{L}_r-{L_m}^2)}\left|{\overrightarrow{\psi }}_{k+1}^{*}\right|\left|{\overrightarrow{\psi }}_f\right|\sin {\delta }^{*},$其中k为当前时刻，L_s为隐极式永磁同步电机定子电感，L_r为隐极式永磁同步电机转子电感，L_m为隐极式永磁同步电机定、转子电感，p为隐极式永磁同步电机极对数，为隐极式永磁同步电机当前转子磁链矢量，隐极式永磁同步电机当前定子磁链矢量的求取包括以下步骤：(1)采用电压传感器检测得到三相全桥逆变器的直流母线电压U_dc，采用所述直流母线电压U_dc与三相全桥逆变器的三相占空比即A相占空比D_A、B相占空比D_B、C相占空比D_C组合计算得出隐极式永磁同步电机在静止abc坐标下的三相相电压即A相电压u_sa、B相电压u_sb、C相电压u_sc：$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{sa}}=\frac{U_{\mathrm{dc}}}{3}(2D_A-D_B-D_C)\\ u_{\mathrm{sb}}=\frac{U_{\mathrm{dc}}}{3}(2D_B-D_A-D_C)\\ u_{\mathrm{sc}}=\frac{U_{\mathrm{dc}}}{3}(2D_C-D_B-D_A)\end{array}\right.$将隐极式永磁同步电机在静止abc坐标下的A相电压u_sa、B相电压u_sb、C相电压u_sc进行磁势不变的3/2变换得到隐极式永磁同步电机在静止αβ坐标系下的定子电压即α相定子电压u_sα、β相第二定子电压u_sβ：$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{s\alpha }}=\frac{U_{\mathrm{dc}}}{2}(2D_A-D_B-D_C)\\ u_{\mathrm{s\beta }}=\frac{\sqrt{3}{U}_{\mathrm{dc}}}{2}(D_B-D_C)\end{array}\right.;$(2)采用电流传感器检测得到隐极式永磁同步电机在静止abc坐标下的三相相电流即A相电流i_sa、B相电流i_sb、C相电流i_sc，将所述三相相电流进行磁势不变的3/2变换得到隐极式永磁同步电机在静止αβ坐标系下的定子电流即α相定子电流i_sα、β相定子电流i_sβ：$\left\{\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{s\alpha }}=\frac{U_{\mathrm{dc}}}{3}(2i_{\mathrm{sa}}-i_{\mathrm{sb}}-i_{\mathrm{sc}})\\ i_{\mathrm{s\beta }}=\frac{\sqrt{3}{U}_{\mathrm{dc}}}{3}(i_{\mathrm{sb}}-i_{\mathrm{sc}})\end{array}\right.;$(3)利用隐极式永磁同步电机在静止αβ坐标系下的α相定子电压u_sα、β相第二定子电压u_sβ和α相定子电流i_sα、β相定子电流i_sβ计算得到隐极式永磁同步电机在静止αβ坐标系下的α相定子磁链ψ_sα,β相定子磁链ψ_sβ：$\left\{\begin{array}{c}{\psi }_{\mathrm{s\alpha }}=\int (u_{\mathrm{s\alpha }}-{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{s\alpha }})\mathrm{dt}\\ {\psi }_{\mathrm{s\beta }}=\int (u_{\mathrm{s\beta }}-{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{s\beta }})\mathrm{dt}\end{array}\right.,$其中R为定子绕组电阻，再将式隐极式永磁同步电机在静止αβ坐标系下的α相定子磁链ψ_sα，β相定子磁链ψ_sβ经过αβ坐标到极坐标的变换求得隐极式永磁同步电机当前定子磁链矢量的幅值ψ_k和相角θ_k+δ_k：${\psi }_k=\sqrt{{\psi }_{\mathrm{s\alpha }}^2+{\psi }_{\mathrm{s\beta }}^2}$${\theta }_k+{\delta }_k=\arctan \frac{{\psi }_{\mathrm{s\beta }}}{{\psi }_{\mathrm{s\alpha }}}.$