一种永磁同步电机的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种永磁同步电机的控制方法及系统，通过电流圆及电压圆极限环对输出的目标励磁电流、目标转矩电流、目标励磁电压与目标转矩电压进行最大值限制，进而判断目标转矩电压是否饱和，若未达到饱和系统执行

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机的控制方法及系统
本专利技术涉及永磁同步电机
，更具体地，涉及一种永磁同步电机控制方法及控制系统。
技术介绍
永磁同步电动机(PMSM)具有交流电动机的无电刷结构、不需要励磁绕组，体积较小等结构上的优点，也具有直流电动机的调速性能好的优点，且运行可靠，控制效率高，因此电动汽车用永磁同步电机作为驱动电机已经得到广泛的应用。永磁同步电机的控制可分为基速以下的恒转矩控制和基速以上的恒功率控制。基速以下的恒转矩控制，需要满足电动汽车快速起动、加速、负荷爬坡等要求；基速以上恒功率控制，需要满足电动汽车高速行驶、超车等要求，并能获得较宽的调速范围。为了使永磁同步电机在高速时输出恒定功率，可以采用直轴加去磁分量减弱永磁体磁链的方法来实现弱磁升速的目的。超前角弱磁控制算法是目前较为常用的弱磁方法：获取电机运行电流与转矩电流的夹角即电流超前角，通过调节电流超前角来增加励磁电流分量从而削弱永磁体的磁链。但是这种方法需要计算超前角继而通过超前角调节电流分量，计算过程复杂、响应慢，此外这种传统方法在高速时容易产生速度震荡、同时励磁电流与转矩电流也出现较大震荡，弱磁阶段的稳态性能变差，容易出现高转速失控等问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术不足和缺陷，提供一种永磁同步电机控制方法及系统。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种永磁同步电机控制方法,具体步骤如下：S1获取电机三相电流、电机转子位置角度θ，经过Clarke变换、Park变换得到实际励磁电流与实际转矩电流S2将初始励磁电流id以及预设转矩电流iq传至电流圆极限环进行限流计算得到目标励磁电流idreq、目标转矩电流iqreq；S3将目标励磁电流idreq、目标转矩电流iqreq分别与实际励磁电流实际转矩电流做差后传至PI调节器输出励磁电压ud、转矩电压uq，同时将转矩电流iq分别与实际转矩电流的差值iqerr更新反馈送入弱磁控制器；S4将励磁电压ud与转矩电压uq传至电压圆极限环进行限压计算得到目标励磁电压udreq与目标转矩电压uqreq，同时将目标转矩电压uqreq更新反馈送入弱磁控制器；S5将iqerr与uqreq输入至弱磁控制器，进行弱磁控制后输出的励磁电流id更新步骤S2中的励磁电流传至电流圆限制器。S6将步骤S4中的目标励磁电压udreq与目标转矩电压uqreq、以及电机转子位置角度θ经过Park变换、再经过SVPWM单元输出控制信号，再通过逆变器输出电机三相电流供永磁同步电机工作。进一步的，所述的步骤S2中经电流圆极限环进行限流计算的具体步骤为：获取电机运行时最大电流is；输出的目标励磁电流idreq与目标转矩电流iqreq需要满足其中idreq为非正值。进一步的，所述的步骤S4中经电压圆极限环进行限压计算的具体步骤为：检测电机直流母线电压udc，电机运行最大电压输出的目标励磁电压udreq与目标转矩电压uqreq需要满足进一步的，所述的步骤S5中的弱磁控制具体步骤为：判断uqreq是否饱和，即uqreq的绝对值大小等于当uqreq未达到饱和时，输出励磁电压id＝0；当uqreq达到饱和时，进行弱磁计算：i)获取uqreq符号，将uqreq符号与弱磁控制器输入信号iqerr进行乘法运算；ii)将步骤i的运算结果进行取反运算；iii)将步骤ii的运算结果进行低通滤波；iv)将步骤iii的运算结果进行PI计算输出id。一种永磁同步电机的控制系统，其输出端与与永磁同步电机的逆变器输入端相连，包括Clarke变换、PARK变换、反Park变换、SVPWM变换单元，其特征在于，还包括：电流极限环，用于判断输入的励磁电流id与转矩电流iq是否小于等于电机运行最大电流is；并控制输出的目标励磁电流idreq与目标转矩电流iqreq在允许的范围内；PI调节器，分别用于接收目标励磁电流idreq与实际励磁电流的差值、目标转矩电流iqreq与实际转矩电流的差值，进行PI计算输出励磁电压ud、转矩电压uq；电压极限环，用于接收励磁电压ud、转矩电压uq，并判断ud、uq是否小于等于电机运行最大电压us，控制输出的目标励磁电压udreq与目标转矩电压uqreq在允许的范围内；弱磁控制器，用于接收目标转矩电流iqreq与实际转矩电流的差值iqerr与目标转矩电压uqreq进行弱磁控制输出励磁电流id。进一步的，所述的电流极限环控制输出目标励磁电流idreq与目标转矩电流iqreq在允许的范围，具体条件为：其中idreq为非正值。进一步的，所述的电压极限环控制输出的目标励磁电压udreq与目标转矩电压uqreq在允许的范围，具体条件为：其中udc为电机直流母线电压。进一步的，所述的弱磁控制器具体包括：判断器，用于判断uqreq是否饱和，即uqreq的绝对值大小是否等于选择器，用于根据判断器结果选择输出弱磁计算得到的id或者输出id＝0；符号运算器，用于判断uqreq的符号；乘法器，用于将uqreq符号与弱磁控制器输入信号iqerr进行乘法运算；取反器，用于将乘法器输出结果进行取反运算；滤波器，用于将取反器输出结果进行低通滤波。本专利技术提供所述的永磁同步电机的控制方法及控制系统，通过电流圆及电压圆极限环对输出的目标励磁电流、目标转矩电流、目标励磁电压与目标转矩电压进行最大值限制，进而判断目标转矩电压是否饱和，若未达到饱和系统执行id＝0控制，若达到饱和执行弱磁计算即将目标转矩电压与转矩电流的目标值同实际值之间的误差进行PI运算得到相对应的弱磁电流；这样的方法及系统运算简单方便，既无需像传统超前角弱磁计算方法一样花费空间及时间运算相位超前角从而响应迅速，同时能够在电机极限速度内稳定运行，避免了传统方法容易产生震荡、稳态性能变差等问题。附图说明图1是本专利技术实施例中永磁同步电机的控制方法的流程图；图2是本专利技术实施例中永磁同步电机的控制方法中弱磁控制步骤的流程图；图3是本专利技术另一实施例中永磁同步电机的控制系统的结构示意图；图中，301-电流极限环，302、303-PI调节器，304-电压极限环，305-弱磁控制器，306-Clarke变换单元、307-Park变换单元，308-Park逆变换单元，309-SVPWM单元；图4是本专利技术另一实施例中永磁同步电机的控制系统中弱磁控制器的结构。示意图；图中，401-判断器，407-选择器，402-符号运算器，403-乘法器，404-取反器，405-滤波器，406-PI调节器。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。本实施例中，永磁同步电机的控制方法，应用于永磁同步电机的控制系统，控制系统的输出与永磁同步电机的逆变器的控制端相连；本实施例中的永磁同步电机的控制方法，如图1所示，包括：S1获取电机三相电流(ia,ib,ic)、电机转子位置角度θ，ia,ib,ic经过Clarke变换得到iα,iβ，iα,iβ与θ经过Park变换得到实际励磁电流与实际转矩电流S2获取预设的初始励磁电流id＝0以及预设转矩电流iq传至电流圆极限环进行限流计算得到目标励磁电流idreq、目标转矩电流iqreq；其中电流圆极限环进行限流计算步骤具体为：a)获取电机运行时最大电流is；b)励磁电流id与转矩电流iq本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁同步电机的控制方法，其特征在于具体步骤如下：S1获取电机三相电流、电机转子位置角度θ，经过Clarke变换、Park变换得到实际励磁电流

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机的控制方法，其特征在于具体步骤如下：S1获取电机三相电流、电机转子位置角度θ，经过Clarke变换、Park变换得到实际励磁电流与实际转矩电流S2将初始励磁电流id以及预设转矩电流iq传至电流圆极限环进行限流计算得到目标励磁电流idreq、目标转矩电流iqreq；S3将目标励磁电流idreq、目标转矩电流iqreq分别与实际励磁电流实际转矩电流做差后传至PI调节器输出励磁电压ud、转矩电压uq，同时将转矩电流iq分别与实际转矩电流的差值iqerr更新反馈送入弱磁控制器；S4将励磁电压ud与转矩电压uq传至电压圆极限环进行限压计算得到目标励磁电压udreq与目标转矩电压uqreq，同时将目标转矩电压uqreq更新反馈送入弱磁控制器；S5将iqerr与uqreq输入至弱磁控制器，进行弱磁控制后输出的励磁电流id更新步骤S2中的励磁电流传至电流圆限制器。S6将步骤S4中的目标励磁电压udreq与目标转矩电压uqreq、以及电机转子位置角度θ经过Park变换、再经过SVPWM单元输出控制信号，再通过逆变器输出电机三相电流供永磁同步电机工作。2.根据权利要求1的一种永磁同步电机的控制方法，其特征在于，所述的步骤S2中经电流圆极限环进行限流计算的具体步骤为：获取电机运行时最大电流is；输出的目标励磁电流idreq与目标转矩电流iqreq需要满足其中idreq为非正值。3.根据权利要求1的一种永磁同步电机的控制方法，其特征在于，所述的步骤S4中经电压圆极限环进行限压计算的具体步骤为：检测电机直流母线电压udc，电机运行最大电压输出的目标励磁电压udreq与目标转矩电压uqreq需要满足4.根据权利要求1的一种永磁同步电机的控制方法，其特征在于，所述的步骤S5中的弱磁控制具体步骤为：判断uqreq是否饱和，即uqreq的绝对值大小等于当uqreq未达到饱和时，输出励磁电压id＝0；当uqreq达到饱和时，进行弱磁计算：i)获取uqreq符号，将uqreq符号与弱磁控制器输入信号iq...

【专利技术属性】
技术研发人员：林联伟，吕莹，焦九顺，
申请(专利权)人：株洲易力达机电有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43