永磁同步电机控制方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种永磁同步电机控制方法和系统，通过检测电机定子的输出电流，根据该输出电流计算出电机的反馈励磁电流及反馈转矩电流；再计算出电机的给定转矩电流和给定励磁电流；将上述反馈励磁电流、反馈转矩电流、给定转矩电流和给定励磁电流带入电流环后计算出电流环的励磁电压和转矩电压。将该励磁电压和该转矩电压转换为驱动信号作用于电机上，并采样此时电机上的反馈励磁电流和给定转矩电流。将采样的反馈励磁电流和给定转矩电流重复带入上述过程中，并采样出新的反馈励磁电流和给定转矩电流，直至电机的转矩电流和励磁电流达到动态稳定。因此，上述计算过程采用迭代的方式，仅选取MTPA公式中的一部分，即可达MTPA(最优转矩控制)的效果，减少了程序的运算量，并提高了电机相关系统的芯片利用效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机控制，特别是涉及一种计算量低的永磁同步电机控制方法和系统。
技术介绍
近年来，随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电动机得以迅速的推广应用。与传统的电励磁同步电机相比，永磁同步电机,特别是稀土永磁同步电机具有损耗少、效率高、节电效果明显的优点。永磁同步电动机以永磁体提供励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性。目前MTPA(最优转矩控制)的实现方法有公式计算法、仿真法和实验法。公式计算法是根据永磁电机的转矩公式，利用优化算法，直接计算出一定转矩、磁链下的交、直轴电流给定。公式计算法对电机参数的依赖性强，且实际系统运行过程中参数是时变的，因此，公式计算法的计算量大、精度较低。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种计算量低的永磁同步电机控制方法和系统。一种永磁同步电机控制方法，包括以下步骤：步骤A、检测电机定子的输出电流，根据所述电机定子的输出电流计算出所述电机的反馈励磁电流及反馈转矩电流；步骤B、计算出所述电机的给定转矩电流，并根据所述给定转矩电流计算出给定励磁电流；步骤C、将所述反馈励磁电流、所述反馈转矩电流、所述给定转矩电流及所述给定励磁电流带入所述电机的电流环，并计算出电流环的励磁电压和转矩电压；步骤D、将所述励磁电压和所述转矩电压采用空间电压矢量转换为驱动信号，并将所述驱动信号作用于所述电机上，并采样此时电机上产生的反馈励磁电流和给定转矩电流；步骤E、将步骤D中的反馈励磁电流替代步骤A中的反馈励磁电流，并采用步骤D中给定转矩电流计算步B中的给定励磁电流后，重复步骤C-D后再次采样此时电机上产生的反馈励磁电流和给定转矩电流；重复上述步骤A-E，直至电机的转矩电流和励磁电流达到动态稳定。在其中一个实施例中，所述步骤A包括：根据变频器内置的相电流检测电路检测出电机定子的三相相电流；将获得的三相相电流通过Clarke变换公式转换为两相静止坐标系下电流；对同步频率We进行积分得到坐标变换角度；根据坐标变换角度，计算出正弦值和余弦值；根据坐标变换角度及对应计算出正弦值和余弦值，将两相静止坐标系下的电流通过park变换转换为M-T旋转坐标系下的所述电机的反馈励磁电流、反馈转矩电流。在其中一个实施例中，所述步骤B包括：将所述电机的目标频率与检测频率进行PID调节后，根据速度环的输出计算出所述电机的给定转矩电流；将所述给定转矩电流带入MTPA公式，并计算出所述给定励磁电流。在其中一个实施例中，所述将所述给定转矩电流带入MTPA公式，并计算出所述给定励磁电流的步骤包括：根据公式(1)计算给定励磁电流；其中，Ψ为电机磁通、Ld为d轴电感、Lq为q轴电感、It为给定转矩电流、Im为给定励磁电流。在其中一个实施例中，所述步骤C包括：将所述反馈励磁电流、所述反馈转矩电流、所述给定转矩电流及所述给定励磁电流带入所述电机的电流环后，对该电流环进行PID调节。在其中一个实施例中，所述步骤D包括：所述励磁电压和所述转矩电压采用空间电压矢量转换为6路驱动信号；将所述6路驱动信号经过智能功率模块作用于所述电机上；采样此时所述电机上的反馈励磁电流和给定转矩电流。一种永磁同步电机控制系统，包括检测模块、计算模块、转换模块及采样模块；所述检测模块用于检测电机定子的输出电流；所述计算模块用于根据所述电机定子的输出电流计算出所述电机的反馈励磁电流及反馈转矩电流；所述计算模块还用于计算出所述电机的给定转矩电流，并根据所述给定转矩电流计算出给定励磁电流；所述计算模块将所述反馈励磁电流、所述反馈转矩电流、所述给定转矩电流及所述给定励磁电流带入所述电机的电流环，并计算出电流环的励磁电压和转矩电压；所述转换模块用于将所述励磁电压和所述转矩电压采用空间电压矢量转换为驱动信号，并将所述驱动信号作用于所述电机上，所述采样模块用于采样此时电机上产生的反馈励磁电流和给定转矩电流；所述计算模块将采样模块采样的所述反馈励磁电流、所述给定转矩电流，及将再次计算出的所述反馈转矩电流、所述给定励磁电流带入所述电机的电流环，并计算出电流环的励磁电压和转矩电压；所述采样模块用于重复采样该反馈励磁电流和给定转矩电流，直至电机的转矩电流和励磁电流达到动态稳定。在其中一个实施例中，所述检测模块还用于根据变频器内置的相电流检测电路检测出电机定子的三相相电流；所述转换模块用于将获得的三相相电流通过Clarke变换公式转换为两相静止坐标系下电流；所述计算模块用于对同步频率We进行积分得到坐标变换角度；所述计算模块还用于根据坐标变换角度，计算出正弦值和余弦值；所述计算模块还用于根据坐标变换角度及对应计算出正弦值和余弦值，将两相静止坐标系下的电流通过park变换转换为M-T旋转坐标系下的所述电机的反馈励磁电流、反馈转矩电流。在其中一个实施例中，所述计算模块还用于将所述电机的目标频率与检测频率进行PID调节后，根据速度环的输出计算出所述电机的给定转矩电流；所述计算模块还用于将所述给定转矩电流带入MTPA公式，并计算出所述给定励磁电流；所述计算模块根据公式(1)计算给定励磁电流；其中，Ψ为电机磁通、Ld为d轴电感、Lq为q轴电感、It为给定转矩电流、Im为给定励磁电流。在其中一个实施例中，所述计算模块还用于将所述反馈励磁电流、所述反馈转矩电流、所述给定转矩电流及所述给定励磁电流带入所述电机的电流环后，对该电流环进行PID调节。上述计算量低的永磁同步电机控制方法和系统通过检测电机定子的输出电流，根据该输出电流计算出电机的反馈励磁电流及反馈转矩电流；再计算出电机的给定转矩电流和给定励磁电流；将上述反馈励磁电流、反馈转矩电流、给定转矩电流和给定励磁电流带入电流环后计算出电流环的励磁电压和转矩电压。将该励磁电压和该转矩电压转换为驱动信号作用于电机上，并采样此时电机上的反馈励磁电流和给定转矩电流。将采样的反馈励磁电流和给定转矩电流重复带入上述过程中，并采样出新的反馈励磁电流和给定转矩电流，直至电机的转矩电流和励磁电流达到动态稳定。因此，上述计算过程采用迭代的方式，仅选取MTPA公式中的一部分，即可达MTPA(最优转矩控制)的效果，减少了程序的运算量，并提高了电机相关系统的芯片利用效率。附图说明图1为永磁同步电机控制方法的流程图；图2为获取反馈励磁电流和反馈转矩电流的流程图；图3为计算给定励磁电流和给定转矩电流的流程图；图4为采样电机反馈励磁电流和给定转矩电流的流程图；图5为永磁同步电机控制系统的模块图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机控制方法，包括以下步骤：步骤A、检测电机定子的输出电流，根据所述电机定子的输出电流计算出所述电机的反馈励磁电流及反馈转矩电流；步骤B、计算出所述电机的给定转矩电流，并根据所述给定转矩电流计算出给定励磁电流；步骤C、将所述反馈励磁电流、所述反馈转矩电流、所述给定转矩电流及所述给定励磁电流带入所述电机的电流环，并计算出电流环的励磁电压和转矩电压；步骤D、将所述励磁电压和所述转矩电压采用空间电压矢量转换为驱动信号，并将所述驱动信号作用于所述电机上，并采样此时电机上产生的反馈励磁电流和给定转矩电流；步骤E、将步骤D中的反馈励磁电流替代步骤A中的反馈励磁电流，并采用步骤D中给定转矩电流计算步B中的给定励磁电流后，重复步骤C‑D后再次采样此时电机上产生的反馈励磁电流和给定转矩电流；重复上述步骤A‑E，直至电机的转矩电流和励磁电流达到动态稳定。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机控制方法，包括以下步骤：步骤A、检测电机定子的输出电流，根据所述电机定子的输出电流计算出所述电机的反馈励磁电流及反馈转矩电流；步骤B、计算出所述电机的给定转矩电流，并根据所述给定转矩电流计算出给定励磁电流；步骤C、将所述反馈励磁电流、所述反馈转矩电流、所述给定转矩电流及所述给定励磁电流带入所述电机的电流环，并计算出电流环的励磁电压和转矩电压；步骤D、将所述励磁电压和所述转矩电压采用空间电压矢量转换为驱动信号，并将所述驱动信号作用于所述电机上，并采样此时电机上产生的反馈励磁电流和给定转矩电流；步骤E、将步骤D中的反馈励磁电流替代步骤A中的反馈励磁电流，并采用步骤D中给定转矩电流计算步B中的给定励磁电流后，重复步骤C-D后再次采样此时电机上产生的反馈励磁电流和给定转矩电流；重复上述步骤A-E，直至电机的转矩电流和励磁电流达到动态稳定。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述步骤A包括：根据变频器内置的相电流检测电路检测出电机定子的三相相电流；将获得的三相相电流通过Clarke变换公式转换为两相静止坐标系下电流；对同步频率We进行积分得到坐标变换角度；根据坐标变换角度，计算出正弦值和余弦值；根据坐标变换角度及对应计算出正弦值和余弦值，将两相静止坐标系下的电流通过park变换转换为M-T旋转坐标系下的所述电机的反馈励磁电流、反馈转矩电流。3.根据权利要求1所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述步骤B包括：将所述电机的目标频率与检测频率进行PID调节后，根据速度环的输出计算出所述电机的给定转矩电流；将所述给定转矩电流带入MTPA公式，并计算出所述给定励磁电流。4.根据权利要求3所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述将所述给定转矩电流带入MTPA公式，并计算出所述给定励磁电流的步骤包括：根据公式(1)计算给定励磁电流；其中，Ψ为电机磁通、Ld为d轴电感、Lq为q轴电感、It为给定转矩电流、Im为给定励磁电流。5.根据权利要求1所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述步骤C包括：将所述反馈励磁电流、所述反馈转矩电流、所述给定转矩电流及所述给定励磁电流带入所述电机的电流环后，对该电流环进行PID调节。6.根据权利要求1所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述步骤D包括：所述励磁电压和所述转矩电压采用空间电压矢量转换为6路驱动信号；将所述6路驱动信号经过智能功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宁，
申请(专利权)人：深圳市海浦蒙特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44