一种永磁同步电机MTPA控制与单电流弱磁控制方法技术

本发明专利技术涉及一种永磁同步电机MTPA控制与单电流弱磁控制方法，其根据判断当前

A MTPA Control and Single Current Flux Weakening Control Method for Permanent Magnet Synchronous Motor

The invention relates to a permanent magnet synchronous motor MTPA control and a single current flux weakening control method, which judges the current according to the current situation.

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机MTPA控制与单电流弱磁控制方法
本专利技术涉及电机控制
，具体涉及一种永磁同步电机MTPA控制与单电流弱磁控制方法。
技术介绍
在众多类型的电机中，永磁同步电机(PMSM)以其体积小、重量轻、效率高、功率密度大、等显著优点，正逐渐发展成为电动汽车主流驱动电机。为使混合动力汽车具有更好的动力性能，要求电机有较宽的调速范围和较大的输出转矩，其恒功率运行区间也要更大。随着电机转速升高，电机定子绕组的反电势线性增加。当电机控制需求电压达到或超过控制器可以提供的最大电压时，必须进行弱磁控制。但随着转速、负载扭矩的升高，弱磁程度的不断加深，交、直轴的耦合严重，导致现有弱磁控制效果不甚理想，容易出现电流震荡引起系统的不稳定，甚至造成IGBT过流故障保护，进而影响电动汽车的高速行驶性能。内置式永磁同步电动机运行区域分为恒转矩区和恒功率区。当电机处于恒转矩区时，通常采用最大转矩电流比(MTPA)控制策略；当电机处于恒功率区时，通常采用公式法和负直轴电流补偿法。但随着转速提升，电机交轴和直轴电流之间耦合加深，导致交轴电流调节器与直轴电流调节器控制效果变差容易过流，单电流控制方案是解决上述问题的有效途径。常规单电流调节器弱磁控制时，电机交流电压通过公式直接给定，其中uq2是由单电流控制策略直接计算得出的交轴电压，usmax是最大电压矢量幅值，ud是直轴电压。从MTPA控制切换到单电流弱磁控制，由于两种控制计算直轴电压的方式不同，参照图1所示的uq1与uq2很难实现同步无缝衔接，因此在切换时存在较大的转速和转矩波动，转速和转矩的波动又会影响切换的条件，可能引起系统在切换点频繁动作，进而引起更大的切换波动，甚至系统发散。其中uq1是MTPA控制策略时的交轴电压。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服以上缺陷，提供一种平滑切换的永磁同步电机MTPA控制与单电流弱磁控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是，一种永磁同步电机MTPA控制与单电流弱磁控制方法，其包括以下步骤：步骤1、检测电机转速n，转子位置角θ，电机三相电流ia，ib，ic，并计算出永磁同步电机的直轴电流id和交轴电流iq；步骤2、根据直轴电流id、交轴电流iq和电机参数计算出电磁转矩值Te，将给定转矩值Tm和电磁转矩值Te进行误差计算，再送入PI控制器Ⅰ，得到交轴电流参考值iq′；步骤3、采用最大转矩电流比(MTPA)算法，计算出直轴电流给定值再根据最大电流限制值和计算得到交轴电流给定值步骤4、根据上一时刻的直轴电压ud和交轴电压uq，通过公式计算出电压矢量幅值us，其中直轴电压ud和交轴电压uq的初始值都为0；步骤5、将直轴电流给定值和直轴电流id进行误差计算得出直轴电流差值eid，再将eid送入PI控制器Ⅲ，经过耦合补偿得到直轴电压值ud；步骤6、判断当前是否正在进行单电流控制，若是，则进行步骤7，若否，则进行步骤8；步骤7、判断当前若是，则进行步骤9，若否，则进行步骤10；步骤8、判断us≤usmax,若是，则进行步骤9，若否，则进行步骤10；步骤9、使用最大转矩电流比控制策略，将交轴电流给定值和交轴电流iq进行误差计算，得到交轴电流差值eiq。切换控制器选择eiq，将eiq送入PI控制器Ⅱ，经耦合补偿得出uq；步骤10、使用单电流控制策略，利用直接计算得出uq。优选的，为了对单电流控制进行优化，所述步骤10为：步骤10、使用改进型单电流控制策略，将电压矢量幅值us和最大电压矢量幅值usmax进行误差计算，得到eu，切换控制器选择eu，将eu送入PI控制器Ⅱ，经过耦合补偿得出uq。本专利技术有益的技术效果是，采用us≤usmax作为进入弱磁控制的条件和作为退出弱磁的条件，使得MTPA控制与单电流弱磁控制两种控制策略可以平滑切换，同时保证了切换后系统的稳定性。单电流控制优化，采用的是将电压矢量幅值与最大电压矢量幅值usmax比较后，送入PI控制器Ⅱ计算得到交轴电压参考值使用这种方式保证了切换瞬间PI控制器Ⅱ的输出没有跳变，避免了常规单电流控制切换时交轴电压uq的跳变问题。附图说明图1为常规单电流调节器弱磁控制电路；图2为本专利技术实施例流程图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。参照附图，一种永磁同步电机MTPA控制与单电流弱磁控制方法，其包括以下步骤：步骤1、检测电机转速n，转子位置角θ，电机三相电流ia，ib，ic，并计算出永磁同步电机的直轴电流id和交轴电流iq；步骤2、根据直轴电流id、交轴电流iq和电机参数计算出电磁转矩值Te，将给定转矩值Tm和电磁转矩值Te进行误差计算，再送入PI控制器Ⅰ，得到交轴电流参考值iq′；步骤3、采用最大转矩电流比(MTPA)算法，计算出直轴电流给定值再根据最大电流限制值和计算得到交轴电流给定值步骤4、根据上一时刻的直轴电压ud和交轴电压uq，通过公式计算出电压矢量幅值us，其中直轴电压ud和交轴电压uq的初始值都为0；步骤5、将直轴电流给定值和直轴电流id进行误差计算得出直轴电流差值eid，再将eid送入PI控制器Ⅲ，经过耦合补偿得到直轴电压值ud；步骤6、判断当前是否正在进行单电流控制，若是，则进行步骤7，若否，则进行步骤8；步骤7、判断当前若是，则进行步骤9，若否，则进行步骤10；步骤8、判断us≤usmax,若是，则进行步骤9，若否，则进行步骤10；步骤9、使用最大转矩电流比控制策略，将交轴电流给定值和交轴电流iq进行误差计算，得到交轴电流差值eiq。切换控制器选择eiq，将eiq送入PI控制器Ⅱ，经耦合补偿得出uq；步骤10、使用改进型单电流控制策略，将电压矢量幅值us和最大电压矢量幅值usmax进行误差计算，得到eu，切换控制器选择eu，将eu送入PI控制器Ⅱ，经过耦合补偿得出uq。以上只是本专利技术的一种实施方式，一个优选示范例。本专利技术申请请求保护的范围并不只限于所述实施方式。凡与本实施例等效的技术方案均属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁同步电机MTPA控制与单电流弱磁控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1、检测电机转速n，转子位置角θ，电机三相电流ia，ib，ic，并计算出永磁同步电机的直轴电流id和交轴电流iq；步骤2、根据直轴电流id、交轴电流iq和电机参数计算出电磁转矩值Te，将给定转矩值Tm和电磁转矩值Te进行误差计算，再送入PI控制器Ⅰ，得到交轴电流参考值iq′；步骤3、采用最大转矩电流比(MTPA)算法，计算出直轴电流给定值

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机MTPA控制与单电流弱磁控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1、检测电机转速n，转子位置角θ，电机三相电流ia，ib，ic，并计算出永磁同步电机的直轴电流id和交轴电流iq；步骤2、根据直轴电流id、交轴电流iq和电机参数计算出电磁转矩值Te，将给定转矩值Tm和电磁转矩值Te进行误差计算，再送入PI控制器Ⅰ，得到交轴电流参考值iq′；步骤3、采用最大转矩电流比(MTPA)算法，计算出直轴电流给定值再根据最大电流限制值和计算得到交轴电流给定值步骤4、根据上一时刻的直轴电压ud和交轴电压uq，通过公式计算出电压矢量幅值us，其中直轴电压ud和交轴电压uq的初始值都为0；步骤5、将直轴电流给定值和直轴电流id进行误差计算得出直轴电流差值eid，再将eid送入PI控制器Ⅲ，经过耦合补偿得到直轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋说东，罗涛，李理，刘训龙，
申请(专利权)人：湘潭电机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43