内嵌式永磁同步电机最大转矩输出线性化弱磁控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种内嵌式永磁同步电机最大转矩输出线性化弱磁控制方法及系统，属于电机技术领域。本发明专利技术的最大转矩输出线性化弱磁控制方法及系统，通过id‑iq坐标系中的坐标轴原点O和电流极限圆与最大输出转矩曲线的交点A构成最大转矩输出线性化弱磁控制区域，根据内嵌式永磁同步电机的目标转速，检测内嵌式永磁同步电机的相电流、相电压和转速，在上述最大转矩输出线性化弱磁控制区域内，利用直轴电流id和交轴电流iq的线性关系来驱动内嵌式永磁同步电机工作。本发明专利技术能够实现工作点直轴电流和交轴电流的解耦控制，同时实现最大转矩输出，具有响应速度快、可靠性高，直轴交轴电流线性度好等特点，在新能源汽车等领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电机恒转矩区域的运行控制方法及系统，更具体地说，涉及一种内嵌式永磁同步电机最大转矩输出线性化弱磁控制方法及系统。
技术介绍
内嵌式永磁同步电机具有转矩密度大、效率高、调速范围宽等特点，可以作为驱动电机在新能源汽车等领域具有广泛的应用前景。在恒转矩区域，内嵌式永磁同步电机采用直轴电流等于零控制方法时，通常达不到最大转矩输出值；而当采用最大转矩电流比控制方法时，由属于非线性控制，其工作点直轴电流和交轴电流相互耦合，往往导致电流调节器饱和，电流失控，因此大大限制了内嵌式永磁同步电机在应用中的调速性能。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服内嵌式永磁同步电机的最大转矩输出控制方法存在的上述不足，提供一种内嵌式永磁同步电机最大转矩输出线性化弱磁控制方法及系统，采用本专利技术的技术方案，通过内嵌式永磁同步电机的线性化控制，能够实现工作点直轴电流和交轴电流的解耦控制，同时实现最大转矩输出，具有响应速度快、可靠性高，直轴交轴电流线性度好，可获得最大转矩输出等特点，在新能源汽车等领域具有良好的应用前景。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种内嵌式永磁同步电机最大转矩输出线性化弱磁控制方法，其方法如下：(a)建立直轴电流id和交轴电流iq坐标系id-iq，在id-iq坐标系中，以坐标原点O点到电流极限圆与最大输出转矩曲线的交点A点所构成的线段OA为最大转矩输出线性化弱磁控制区域；其中，A点的坐标为：OA线段的斜率为：则OA线段的直线方程为：iq＝kOAid；在上式中，ilim为电流极限值，Ψf为永磁磁链，Ld为直轴电感，Lq为交轴电感；(b)根据内嵌式永磁同步电机的目标转速，通过检测内嵌式永磁同步电机的相电流、相电压和转速，在上述OA线段所构成的最大转矩输出线性化弱磁控制区域内，利用直轴电流id和交轴电流iq的线性关系来驱动内嵌式永磁同步电机工作。本专利技术的一种内嵌式永磁同步电机最大转矩输出线性化弱磁控制系统，包括最大转矩输出线性化弱磁控制器、逆变器、电流检测模块、电压检测模块和转速检测模块，其中，所述的最大转矩输出线性化弱磁控制器的控制范围为O点到A点所构成的线段区域，O点为id-iq坐标系的坐标原点，A点为电流极限圆与最大输出转矩曲线的交点，A点的坐标为：OA线段的斜率为：则OA线段的直线方程为：iq＝kOAid；在上式中，ilim为电流极限值，Ψf为永磁磁链，Ld为直轴电感，Lq为交轴电感；所述的电流检测模块、电压检测模块和转速检测模块分别检测内嵌式永磁同步电机的相电流、相电压和转速，并将内嵌式永磁同步电机的相电流、相电压和转速信息反馈给最大转矩输出线性化弱磁控制器，所述的最大转矩输出线性化弱磁控制器根据内嵌式永磁同步电机的目标转速达到稳态工作点，最大转矩输出线性化弱磁控制器根据输出的电流控制信号控制逆变器，所述的逆变器将最大转矩输出线性化弱磁控制器输出的电流控制信号进行功率放大，驱动内嵌式永磁同步电机工作。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：本专利技术的一种内嵌式永磁同步电机最大转矩输出线性化弱磁控制方法及系统，有效解决了传统控制方法直轴电流和交轴电流难以有效解耦、电流易失控等问题，通过内嵌式永磁同步电机弱磁控制区域坐标轴原点和最大转矩输出点构成恒转矩输出区域的线性化弱磁控制，能够实现工作点直轴电流和交轴电流的线性控制，避免了工作点直轴电流和交轴电流的耦合，具有系统简单、控制快速、可靠性高，在恒转矩区域能实现最大转矩输出，工作点直轴和交轴电流线性度好，在电动汽车等领域具有良好的应用前景。附图说明图1为本专利技术的内嵌式永磁同步电机最大转矩输出线性化弱磁控制系统的系统框图；图2为本专利技术中的最大转矩输出线性化弱磁控制的原理图。示意图中的标号说明：1、内嵌式永磁同步电机；2、电流检测模块；3、电压检测模块；4、转速检测模块；5、最大转矩输出线性化弱磁控制器；6、逆变器；O点：坐标原点；A点：电流极限圆与最大输出转矩曲线的交点。具体实施方式为进一步了解本专利技术的内容，结合附图对本专利技术作详细描述。图1为本专利技术的内嵌式永磁同步电机最大转矩输出线性化弱磁控制系统的系统框图，如图1所示，该最大转矩输出线性化弱磁控制系统包括内嵌式永磁同步电机1、电流检测模块2、电压检测模块3、转速检测模块4、最大转矩输出线性化弱磁控制器5和逆变器6，电流检测模块2、电压检测模块3和转速检测模块4分别检测内嵌式永磁同步电机1的相电流、相电压和转速，并将内嵌式永磁同步电机1的相电流、相电压和转速信息反馈给最大转矩输出线性化弱磁控制器5，最大转矩输出线性化弱磁控制器5根据内嵌式永磁同步电机1的目标转速达到稳态工作点，最大转矩输出线性化弱磁控制器5根据输出的电流控制信号控制逆变器6，逆变器6将最大转矩输出线性化弱磁控制器5输出的电流控制信号进行功率放大，驱动内嵌式永磁同步电机1工作。图2为本专利技术中的最大转矩输出线性化弱磁控制的原理图，图中，横坐标id表示直轴电流；纵坐标iq表示交轴电流；O点为坐标系id-iq的坐标原点；A点为电流极限圆与最大输出转矩曲线的交点；OA线段为最大转矩输出线性化弱磁控制区域。下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述。实施例如图1和图2所示，本实施例的一种内嵌式永磁同步电机最大转矩输出线性化弱磁控制方法，具体方法如下：(a)建立控制区域：建立直轴电流id和交轴电流iq坐标系id-iq，在id-iq坐标系中，以坐标原点O点到电流极限圆与最大输出转矩曲线的交点A点所构成的线段OA为最大转矩输出线性化弱磁控制区域；其中，A点的坐标为：OA线段的斜率为：则OA线段的直线方程为：iq＝kOAid；在上式中，ilim为电流极限值，Ψf为永磁磁链，Ld为直轴电感，Lq为交轴电感；(b)电机工作控制：根据内嵌式永磁同步电机的目标转速，通过检测内嵌式永磁同步电机的相电流、相电压和转速，在上述OA线段所构成的最大转矩输出线性化弱磁控制区域内，利用直轴电流id和交轴电流iq的线性关系来驱动内嵌式永磁同步电机工作。如图1所示，本实施例的一种内嵌式永磁同步电机最大转矩输出线性化弱磁控制系统，包括最大转矩输出线性化弱磁控制器5、逆变器6、电流检测模块2、电压检测模块3和转速检测模块4，其中，最大转矩输出线性化弱磁控制器5的控制范围为O点到A点所构成的线段区域，O点为id-iq坐标系的坐标原点，A点为电流极限圆与最大输出转矩曲线的交点，A点的坐标为：OA线段的斜率为：则OA线段的直线方程为：iq＝kOAid；在上式中，ilim为电流极限值，Ψf为永磁磁链，Ld为直轴电感，Lq为交轴电感。电流检测模块2、电压检测模块3和转速检测模块4分别检测内嵌式永磁同步电机1的相电流、相电压和转速，并将内嵌式永磁同步电机1的相电流、相电压和转速信息反馈给最大转矩输出线性化弱磁控制器5，最大转矩输出线性化弱磁控制器5根据内嵌式永磁同步电机1的目标转速达到稳态工作点，最大转矩输出线性化弱磁控制器5根据输出的电流控制信号控制逆变器6，逆变器6将最大转矩输出线性化弱磁控制器5输出的电流控制信号进行功率放大，驱动内嵌式永磁同步电机1工作。本专利技术的一种内嵌式永磁同步电机最大转矩输出线性化弱磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
内嵌式永磁同步电机最大转矩输出线性化弱磁控制方法，其特征在于：(a)建立直轴电流id和交轴电流iq坐标系id‑iq，在id‑iq坐标系中，以坐标原点O点到电流极限圆与最大输出转矩曲线的交点A点所构成的线段OA为最大转矩输出线性化弱磁控制区域；其中，A点的坐标为：id=-ψf+d4(Ld-Lq)iq=8(Ld-Lq)2ilim2-2ψf2+2ψfd16(Ld-Lq)2,]]>OA线段的斜率为：kOA=8(Ld-Lq)2ilim2-2ψf2+2ψfdψf-d,]]>则OA线段的直线方程为：iq＝kOAid；在上式中，ilim为电流极限值，Ψf为永磁磁链，Ld为直轴电感，Lq为交轴电感；(b)根据内嵌式永磁同步电机的目标转速，通过检测内嵌式永磁同步电机的相电流、相电压和转速，在上述OA线段所构成的最大转矩输出线性化弱磁控制区域内，利用直轴电流id和交轴电流iq的线性关系来驱动内嵌式永磁同步电机工作。

【技术特征摘要】
1.内嵌式永磁同步电机最大转矩输出线性化弱磁控制方法，其特征在于：(a)建立直轴电流id和交轴电流iq坐标系id-iq，在id-iq坐标系中，以坐标原点O点到电流极限圆与最大输出转矩曲线的交点A点所构成的线段OA为最大转矩输出线性化弱磁控制区域；其中，A点的坐标为：id=-ψf+d4(Ld-Lq)iq=8(Ld-Lq)2ilim2-2ψf2+2ψfd16(Ld-Lq)2,]]>OA线段的斜率为：kOA=8(Ld-Lq)2ilim2-2ψf2+2ψfdψf-d,]]>则OA线段的直线方程为：iq＝kOAid；在上式中，ilim为电流极限值，Ψf为永磁磁链，Ld为直轴电感，Lq为交轴电感；(b)根据内嵌式永磁同步电机的目标转速，通过检测内嵌式永磁同步电机的相电流、相电压和转速，在上述OA线段所构成的最大转矩输出线性化弱磁控制区域内，利用直轴电流id和交轴电流iq的线性关系来驱动内嵌式永磁同步电机工作。2.内嵌式永磁同步电机最大转矩输出线性化弱磁控制系统，其特征在于：包括最大转矩输出线性化弱磁控制器(5)、逆变器(6)、电流检测模块(2)、电压检测模块(3)和转速检测模块(4)，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈坤华，黄永红，刘东雷，张冬梅，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32