永磁同步电机矢量控制方法及系统技术方案

技术编号:11356333 阅读:73 留言:0更新日期:2015-04-29 07:45
本发明专利技术提供了一种永磁同步电机矢量控制方法及系统。其中方法包括如下步骤:建立永磁同步电机电流预测模型;利用在线参数辨识方法计算得到电机参数;将电机参数输入电流预测控制器,实时更新电流预测模型,输出交直轴电压给PARK逆变换模块,通过SVPWM模块控制电机。其能更加精确地控制电机电流跟随给定的变化,使永磁同步电机矢量控制系统具有更良好的动态性能和静态精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及永磁同步电机控制
,特别是涉及一种永磁同步电机矢量控制方法及系统
技术介绍
目前矢量控制系统中的位置、速度和电流环均采用常规的PI(Proportion Integration)或者PID(Proportion Integration Differentiation)调节器,这些调节器一般是基于线性理论设计的,只能在一个特定运行点或有限的范围内得到较好的控制。为获得良好的动态性能和消除静差,PI调节器增益计算需要系统准确的数学模型。事实证明,这类调节器对扰动和系统参数的变化是非常敏感的。非线性PI和变参数PI控制方法实现电流控制,得到具有鲁棒性能的控制器,但参数整定困难,存在积分饱和问题,计算量大,计算时间长,不利于电机的优化控制,限制了其适用范围。电流预测控制方法目前有三种:一种电流预测控制方法是根据逆变器输出的所有7种不同的电压矢量对下一控制周期的电流进行预测,并通过1个评价函数来唯一确定输出电压矢量。这种方法的电流频响快,但有较大的电流纹波。另外一种电流预测控制方法是根据当前系统状态和所在扇区来选择1个(或2个)非零电压矢量,通过此电压矢量与零矢量的合成使得下一周期的电流预测值与电流给定的差值最小。还有一种基于无差拍方法的电流预测控制方法。以上三种电流预测控制方法都没有解决电机参数变化较大时,电机运行不稳定或性能变差的问题。
技术实现思路
针对永磁同步电机参数变化大时,控制性能变差的问题,本专利技术提供了一种动态性能和静态精度更加良好的永磁同步电机矢量控制方法和系统。为达到技术目的,本专利技术实施例采用如下技术方案:一种永磁同步电机矢量控制方法,包括以下步骤:建立永磁同步电机电流预测模型;利用在线参数辨识方法计算得到电机参数;将得到的电机参数输入到电流预测控制器,实时更新电流预测模型,输出交直轴电压给PARK逆变换模块,通过SVPWM模块控制电机。作为一可实施例,所述建立永磁同步电机电流预测模型,包括如下步骤:A1,通过采样测量电机得到定子电流iA和iB,通过位置传感器或无位置传感器方法得到电机转子机械角度和转速ωe,电机转子机械角度转换为电角度θe;A2,将所述定子电流iA和iB经Clarke变换和Park变换得到dq轴电流分量id和iq,输入到电流预测控制模块中;A3,将电角度θe提供给Park变换及其逆变换进行计算;A4,将转速ωe输入到电流预测控制器中,作为速度外环或转矩外环的负反馈量,并用于电流预测控制方法和在线参数辨识方法;A5,采用矢量控制策略,将转速ωe与转速的负反馈量的偏差输入到速度外环或转矩外环调节器,输出q轴电流的参考量iq’和d轴电流的参考量id’;将d轴电流的参考量id’,q轴电流的参考量iq’与id、iq输入到电流预测控制器,分别输出dq轴电压分量ud和uq。作为一可实施例,所述d轴电流的参考量id’=0。作为一可实施例,所述利用在线参数辨识方法计算得到电机参数,包括如下步骤:B1,将永磁同步电机电流预测模型中得到dq轴的电流分量id和iq,dq轴的电压分量ud和uq,以及电机转子转速ωe,通过在线参数辨识方法,计算得到电机参数:定子电阻R、直轴电感Ld、交轴电感Lq。作为一可实施例,所述将得到的电机参数输入到电流预测控制器,实时更新电流预测模型,包括如下步骤:C1,当电机起动时,在线参数辨识模块不工作,电机参数采用离线状态下测量得到的电机初始参数数值;C2,电机开始加速并逐渐稳定的过程中,参数辨识模块开始工作,计算得到的电机参数;C3,电机参数输入到电流预测控制器,实时更新变化。作为一可实施例,所述将电机辨识参数输入到电流预测控制器之前,还包括如下步骤:C3’,将电机参数输入到低通滤波器进行滤波。作为一可实施例,所述输出交直轴电压给PARK逆变换模块,通过SVPWM模块控制电机,包括如下步骤:D1,电流预测控制器模块输出dq轴的电压分量ud和uq,通过Park逆变换输出αβ直角坐标系的电压分量uα和uβ;D2,所述电压分量uα和uβ控制SVPWM模块,产生PWM控制信号控制三相逆变器的输出,控制永磁同步电机。作为一可实施例,所述在线参数辨识方法为最小二乘辨识方法。(参数辨识方法不限制)。本专利技术的在线参数辨识方法解释如下:作为一可实施例,本专利技术的在线参数辨识方法利用最小二乘辨识方法在线辨识定子电阻、直轴电感、交轴电感。本专利技术还提供一种永磁同步电机矢量控制系统,包括电机和SVPWM模块,还包括建模模块、在线参数辨识模块、电流预测控制器和变换模块;其中:所述建模模块,用于建立永磁同步电机电流预测模型;所述在线参数辨识模块,用于利用在线参数辨识方法得到电机参数;所述电流预测控制器,用于输入所述在线参数模块提供的电机参数,实时更新电流预测模型;所述变换模块,用于将电流预测控制模块输出的交直轴电压进行Park逆变换,通过SVPWM模块控制电机。采用本专利技术的永磁同步电机矢量控制系统,将在线参数辨识得到的电机参数(定子电阻、直轴电感、交轴电感)输入预测控制器,实时更新控制模块,当电机运行范围较宽导致参数发生明显变化时,能更加精确地控制电机电流跟随给定的变化,使永磁同步电机矢量控制系统具有更良好的动态性能和静态精度。作为一可实施例,所述建模模块还包括采样模块、输入模块和输出模块;其中:所述采样模块,用于得到定子电流iA和iB、电机转子机械角度和转速ωe,电机转子机械角度转换为电角度θe;所述输入模块,用于定子电流iA和iB经Clarke变换和Park变换得到dq轴电流分量id和iq,输入到电流预测控制模块中,电角度θe输入给Park变换及其逆变换的计算,转速ωe作为速度外环或转矩外环的负反馈量,以及输入电流预测控制器和在线参数辨识模块;所述输出模块,用于输出q轴电流的参考量iq’和d轴电流的参考量id’,iq’、id’与id、iq经过电流预测控制调节器,分别输出dq轴电压分量ud和uq。作为一可实施例,所述电流预测控制模块还包括初始模块和低通滤波器,其中:所述初始模块,用于获得电机初始参数数值;所述低通滤波器,用于对电机参数进行滤波。作为一可实施例,所述永磁同步电机为嵌入式永磁同步电机或表贴式永磁同步电机。本专利技术的有益效果:本专利技术的永磁同步电机矢量控制方法和系统,将在线参数辨识扩展应用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机矢量控制方法,其特征在于,包括如下步骤:建立永磁同步电机电流预测模型;利用在线参数辨识方法计算得到电机参数;将得到的电机参数输入到电流预测控制器,实时更新电流预测模型,输出交直轴电压给PARK逆变换模块,通过SVPWM模块控制电机。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机矢量控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
建立永磁同步电机电流预测模型;
利用在线参数辨识方法计算得到电机参数;
将得到的电机参数输入到电流预测控制器,实时更新电流预测模型,输出
交直轴电压给PARK逆变换模块,通过SVPWM模块控制电机。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机矢量控制方法,其特征在于,所述
建立永磁同步电机电流预测模型,包括如下步骤:
A1,通过采样测量电机得到定子电流iA和iB,通过位置传感器或无位置传感
器方法得到电机转子机械角度和转速ωe,并将电机转子机械角度转换为电角度
θe;
A2,将所述定子电流iA和iB经Clarke变换和Park变换得到dq轴电流分量id和iq,输入到电流预测控制器中;
A3,将电角度θe提供给Park变换及其逆变换进行计算;
A4,将转速ωe输入到电流预测控制器中,作为速度外环或转矩外环的负反
馈量,并用于电流预测控制方法和在线参数辨识方法;
A5,采用矢量控制方法,将转速ωe与转速的负反馈量的偏差输入到速度外
环或转矩外环调节器,输出q轴电流的参考量iq’和d轴电流的参考量id’;将d
轴电流的参考量id’,q轴电流的参考量iq’与id、iq输入到电流预测控制器,分
别输出dq轴电压分量ud和uq。
3.根据权利要求2所述的永磁同步电机矢量控制方法,其特征在于,所述
d轴电流的参考量id’=0。
4.根据权利要求2或3所述的永磁同步电机矢量控制方法,其特征在于所
述利用在线参数辨识方法计算得到电机参数,包括如下步骤:
B1,将永磁同步电机电流预测模型中得到的dq轴的电流分量id和iq,dq轴
的电压分量ud和uq,以及电机转子转速ωe,通过在线参数辨识方法,计算得到
电机参数:定子电阻R、直轴电感Ld、交轴电感Lq。
5.根据权利要求4所述的永磁同步电机矢量控制方法,其特征在于,所述

\t将得到的电机参数输入到电流预测控制器,实时更新电流预测模型,包括如下
步骤:
C1,当电机起动时,在线参数辨识模块不工作,电机参数采用离线状态下
测量得到的电机初始参数数值;
C2,电机开始加速并逐渐稳定的过程中,在线参数辨识模块开始工作,计
算得到的电机参数;
C3,将电机参数输入到电流预测控制器,实时更新变化。
6.根据权利要求5所述的永磁同步电机矢量控制方法,其特征在于,所述
将电机辨识参数输入到电流预测控制器之前,还包括如下步骤:
C3’,将电机参数输入到低通滤波器进行滤波。

【专利技术属性】
技术研发人员:张有林郭清风米雪涛钱强宋泽琳许敏程海松许纹倚
申请(专利权)人:珠海格力电器股份有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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