永磁同步电机转矩控制方法技术

本发明专利技术涉及一种永磁同步电机转矩控制方法，包括以下步骤：(1)进行MTPA角度实验，绘制转矩关于MTPA角度和目标电流的二维表格；(2)将最佳MTPA角度拟合成一条关于目标电流i

Torque control method of permanent magnet synchronous motor

The invention relates to a permanent magnet synchronous motor torque control method, which comprises the following steps: (1) MTPA angle experiment, drawing two-dimensional table on MTPA torque angle and target current; (2) the best fit a MTPA perspective on the target current of I

【技术实现步骤摘要】
永磁同步电机转矩控制方法
本专利技术涉及电力传动
，尤其涉及永磁同步电机最大转矩电流比控制与转矩控制精度
，具体是指一种永磁同步电机转矩控制方法。
技术介绍
应用于新能源汽车场合的永磁同步电机由于无法在电机轴端安装转矩传感器，因此电机的转矩控制并不是闭环控制，而是一种开环控制，因此实现转矩的高精度控制存在较大的难度。由现代电机控制理论可知，永磁同步电机本身存在明确的数学模型，电机转矩也存在明确的数学公式，但是转矩公式严重依赖着电机相关参数(尤其是交直轴电感LdLq)，而电机参数又是随着电机的运行而变化的，获取电机的实时参数十分困难，因此利用电机转矩公式来实现转矩的开环控制并且保证一定的转矩精度存在较大的难度。此外，MTPA(MaximumTorquePerAmpere，最大转矩电流比)算法被证明能有效提高永磁同步电机的电流利用率，能够达到以更小电流输出更大转矩的目的，其关键就在于MTPA角度，它直接决定了电机在恒转矩区的id、iq分配情况，MTPA算法的理论公式同样涉及到电机参数交直轴电感LdLq。在无法获取准确的LdLq的情况下，若能够使用一种方法来近似模拟出理论最优的MTPA曲线，便可在一定程度上提高电机的电流利用率。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够通过闭环控制实现转矩的高精度控制的永磁同步电机转矩控制方法。为了实现上述目的，本专利技术的具有如下构成：该永磁同步电机转矩控制方法，包括以下步骤：(1)进行MTPA角度实验，绘制转矩关于MTPA角度和目标电流的二维表格；(2)将最佳MTPA角度拟合成一条关于目标电流is的四次方曲线，并得到该曲线的四次多项式；(3)进行台架实验，绘制目标电流关于当前转速和目标转矩的二维表格；(4)根据目标电流关于当前转速和目标转矩的二维表格，通过比例插值算法得到实际需要的目标电流；(5)根据得到的实际需要的目标电流，计算出相应的电压并控制电机。较佳地，所述的步骤(1)包括以下步骤：(1-1)将MTPA角度设为最小值；(1-2)当电机转速到达到基速或基速以下时，记录目标电流is分别为0.5isN、isN、1.5isN和2isN时的转矩，并分别记为：Te1_10°、Te2_10°、Te3_10°、Te4_10°，其中isN为额定电流；(1-3)增加MTPA角度，每隔预设一间隔的MTPA角度，重复步骤(2)，直至MTPA角度达到最大值；(1-4)绘制转矩关于MTPA角度和目标电流的二维表格；(1-5)找出电流为0.5isN、isN、1.5isN、2isN时的最大转矩对应的MTPA角度作为该电流下的最佳MTPA角度，并分别记为较佳地，所述的步骤(2)具体为：将最佳MTPA角度拟合成关于目标电流is的四次多项式。较佳地，所述的步骤(3)包括以下步骤：(3-1)设定最小转速，从转矩为0Nm开始，每隔一定间隔的转矩记录一次Is直至最大转矩；(3-2)提高转速，每隔一定间隔的转速重复步骤(3-1)，直至最高转速；(3-3)绘制目标电流Is关于当前转速和目标转矩的二维表格。较佳地，所述的步骤(4)包括以下步骤：(4-1)确定扭矩间隔Te_interval、转速间隔Spd_interval。(4-2)确定查表最低转速(最低转速为转速间隔的整数倍)，若电机转速小于最低转速，按照这个转速查表，将最低转速除以转速间隔的商记为Spd_index_a。(4-3)将电机当前转速整除转速间隔得到的商记为Spd_index_b，整除后的余数记为Spd_mod，转速索引号Spd_index＝Spd_index_b-Spd_index_a。(4-4)将电机目标扭矩整除扭矩间隔得到的商记为扭矩索引号Te_index，整除后的余数记为Te_mod(4-5)根据式以下公式确定目标电流Is：a＝Is_table[Spd_index][Te_index]；b＝Is_table[Spd_index][Te_index+1]；c＝Is_table[Spd_index+1][Te_index]；较佳地，所述的步骤(5)包括以下步骤：(5-1)根据目标电流Is关于当前转速和目标转矩的二维表格，查表得到需要的目标电流；(5-2)将is·sin(-MTPA_opti)与通过电压闭环弱磁算法得到的delta_id相加后作为d轴参考电流id_ref，其中MTPA_opti＝f(is)，为关于目标电流is的四次多项式；(5-3)将is与id_ref的平方差开根号后的值作为q轴参考电流iq_ref；(5-4)将id_ref与iq_ref经过PI调节器后生成dq轴电压Ud、Uq；(5-5)将Ud、Uq经过Park逆变换后得到Ualfa、Ubeta；(5-6)通过SVPWM调制算法生成开关信号，并控制逆变器三相桥臂的导通关断。采用了该专利技术中的永磁同步电机转矩控制方法，提高了电机的电流利用率；在全范围(包含恒扭矩区与恒功率区)内保证了扭矩控制精度；减少了前期数据采集与后期数据处理优化的工作量，具有广泛的应用范围。附图说明图1为本专利技术的永磁同步电机转矩控制方法的永磁同步电机的MTPA曲线示意图。图2为本专利技术的永磁同步电机转矩控制方法的最佳MTPA角度拟合曲线图示意图。图3为本专利技术的永磁同步电机转矩控制方法的电机控制系统原理框图。具体实施方式为了能够更清楚地描述本专利技术的
技术实现思路
，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。在一种可行的实施方式中，该永磁同步电机转矩控制方法，包括以下步骤：(1)进行MTPA角度实验，绘制转矩关于MTPA角度和目标电流的二维表格；(2)将最佳MTPA角度拟合成一条关于目标电流is的四次方曲线，并得到该曲线的四次多项式；(3)进行台架实验，绘制目标电流关于当前转速和目标转矩的二维表格；(4)根据目标电流关于当前转速和目标转矩的二维表格，通过比例插值算法得到实际需要的目标电流；(5)根据得到的实际需要的目标电流，计算出相应的电压并控制电机。在一种较佳的实施方式中，所述的步骤(1)包括以下步骤：(1-1)将MTPA角度设为最小值；(1-2)当电机转速到达到基速或基速以下时，记录目标电流is分别为0.5isN、isN、1.5isN和2isN时的转矩，并分别记为：Te1_10°、Te2_10°、Te3_10°、Te4_10°，其中isN为额定电流；(1-3)增加MTPA角度，每隔预设一间隔的MTPA角度，重复步骤(2)，直至MTPA角度达到最大值；(1-4)绘制转矩关于MTPA角度和目标电流的二维表格；(1-5)找出电流为0.5isN、isN、1.5isN、2isN时的最大转矩对应的MTPA角度作为该电流下的最佳MTPA角度，并分别记为在一种较佳的实施方式中，所述的步骤(2)具体为：将最佳MTPA角度拟合成关于目标电流is的四次多项式。在一种较佳的实施方式中，所述的步骤(3)包括以下步骤：(3-1)设定最小转速，从转矩为0Nm开始，每隔一定间隔的转矩记录一次Is直至最大转矩；(3-2)提高转速，每隔一定间隔的转速重复步骤(3-1)，直至最高转速；(3-3)绘制目标电流Is关于当前转速和目标转矩的二维表格。在一种较佳的实施方式中，所述的步骤(4)包括以下步骤：(4-1)确定扭矩间隔Te本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机转矩控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：(1)进行MTPA角度实验，绘制转矩关于MTPA角度和目标电流的二维表格；(2)将最佳MTPA角度拟合成一条关于目标电流i

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机转矩控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：(1)进行MTPA角度实验，绘制转矩关于MTPA角度和目标电流的二维表格；(2)将最佳MTPA角度拟合成一条关于目标电流is的四次方曲线，并得到该曲线的四次多项式；(3)进行台架实验，绘制目标电流关于当前转速和目标转矩的二维表格；(4)根据目标电流关于当前转速和目标转矩的二维表格，通过比例插值算法得到实际需要的目标电流；(5)根据得到的实际需要的目标电流，计算出相应的电压并控制电机。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机转矩控制方法，其特征在于，所述的步骤(1)包括以下步骤：(1-1)将MTPA角度设为最小值；(1-2)当电机转速到达到基速或基速以下时，记录目标电流is分别为0.5isN、isN、1.5isN和2isN时的转矩，并分别记为：Te1_10°、Te2_10°、Te3_10°、Te4_10°，其中isN为额定电流；(1-3)增加MTPA角度，每隔预设一间隔的MTPA角度，重复步骤(2)，直至MTPA角度达到最大值；(1-4)绘制转矩关于MTPA角度和目标电流的二维表格；(1-5)找出电流为0.5isN、isN、1.5isN、2isN时的最大转矩对应的MTPA角度作为该电流下的最佳MTPA角度，并分别记为3.根据权利要求1所述的永磁同步电机转矩控制方法，其特征在于，所述的步骤(2)具体为：将最佳MTPA角度拟合成关于目标电流is的四次多项式。4.根据权利要求1所述的永磁同步电机转矩控制方法，其特征在于，所述的步骤(3)包括以下步骤：(3-1)设定最小转速，从转矩为0Nm开始，每隔一定间隔的转矩记录一次Is直至最大转矩；(3-2)提高转速，每隔一定间隔的转速重复步骤(3-1)，直至最高转速；(3-3)绘制目标电流Is关于当前转速和目标转矩的二维表格。5.根据权利要求1所述的永磁同步电机转矩控制方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：浦蓉杰，高翔，林利，赵艳，张正刚，朱俊瑟，罗彩煌，吴炽海，金志辉，
申请(专利权)人：上海中科深江电动车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31