一种永磁同步电机控制方法、装置及永磁同步系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种永磁同步电机控制装置，包括：转速侦测模块、电压侦测模块、转矩命令产生模块、电流命令产生模块、以及电流环控制器；电流命令产生模块用于根据初始电流命令、期望总磁链的相量角、电机的转速校正期望总磁链，以产生修正后的期望总磁链，并根据修正后的期望总磁链及转矩命令再次查找关系表输出最终电流命令后将最终电流命令输出至电流环控制器。本发明专利技术还提供一种永磁同步电机控制方法及永磁同步系统。本发明专利技术的永磁同步电机控制装置、永磁同步电机控制方法及永磁同步系统通过对期望总磁链进行校正，补偿了定子内阻对电机的相电压的影响，使相电压的控制更加精确，从而拓展电机的工作范围，提高电机的运行效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机
，尤其涉及一种永磁同步电机控制方法、装置及永磁同步系统。
技术介绍
永磁同步电机(permanentmagnetsynchronousmotor，PMSM)由于结构简单、效率高等优点而被应用广泛应用。永磁同步电机在高转速下要进行弱磁控制，以实现较宽的调速范围。永磁同步电机进行弱磁控制时，所需的直轴(d轴)电流、交轴(q轴)电流命令(Id*，Iq*)至少和电机转速(n)、转矩命令(Te*)、直流母线电压(Udc)3个变量有关。如何设计一种永磁同步电机控制方法，输入电机转速(n)、转矩命令(Te*)和直流母线电压(Udc)，输出电流命令(Id*，Iq*)来控制电机工作，从而充分拓展永磁同步电机的调速范围，提高弱磁范围内的工作效率，并且要求该方法易于编程实现，容易标定，还能保证永磁同步电机具有良好的动态性能，一直以来都是永磁同步永磁同步电机控制中的核心问题。图1为现有技术一实施例的永磁同步电机控制方法原理图。如图1所示，一种简单直接的永磁同步电机控制方法是以永磁同步电机转速(n)、转矩命令(Te*)、直流母线电压(Udc)为变量，预先标定好电流命令(Id*,Iq*)和永磁同步电机转速(n)、转矩命令(Te*)、直流母线电压(Udc)之间的关系，编制成表后存储于只读存储器(ROM)中，永磁同步电机运行时进行实时查找关系表。但这种方法数据量庞大，不仅需要较大的存储空间来存储一张3输入2输出的表，还需要进行大量实验来标定工作这张表。图2为现有技术的另一实施例的永磁同步电机控制方法原理图。由于在稳态下的电机相电压(us)沿d轴的分量ud，电机相电压(us)沿q轴的分量uq可以表示成：ud＝IdR-ψqω(1)uq＝IqR-ψdω(2)忽略电机的定子内阻(R)，代入电机转子电角速度(ω)和转子转速(n)的关系：ω=n×2πNp60---(3)]]>可得：ud≈-n×2πNp60×ψq(Id,Iq)---(4)]]>uq≈n×2πNp60×ψd(Id,Iq)---(5)]]>式中Np为电机的极对数，π为圆周率，Id为实际直轴电流，Iq为实际交轴电流，ψd为总磁链(定子磁链和转子磁链合成的总磁链)沿d轴的分量，ψq为总磁链沿q轴的分量，ψd和ψq均是Id、Iq的函数。代入相电压us、总磁链ψc和其对应的d轴与q轴分量的关系：us=ud2+uq2---(6)]]>ψs=ψd2+ψq2---(7)]]>可得us=n×2πNp60×ψc(Id,Iq)---(8)]]>进行弱磁控制时，电机相电压us和直流母线电压(Udc)满足如下关系：Udcm=3us---(9)]]>代入式(6)可得：Udcm=n×23πNp60×ψc(Id,Iq)---(10)]]>式中Np为电机极对数，为常数；ψc(Id,Iq)是实际总磁链大小，它是Id、Iq的函数；m为实际电压调制比。如此一来，就可以把转速(n)和直流母线电压(Udc)两个变量转换成一个变量，这个变量就是期望的总磁链()：ψc*=Udcm*n×23πNp60---(11)]]>上式右边只和直流母线电压(Udc)、转速(n)有关，其中m*是电压调制比命令，即期望得到的电压调制比，可以设计成一个常数，也可设计成随着转速(n)和直流母线电压(Udc)变化的函数。等式右边为期望的总磁链即期望得到的总磁链大小。这样，原来的3输入查找关系表就可以简化成2输入查找关系表，即根据转矩命令(Te*)、期望的总磁链(ψc*)查找关系表得到电流命令(Id*,Iq*)，然后进行永磁同步电机电流闭环控制。图3为如图2所示的根据转矩命令、期望的总磁链查找关系表得到电流命令的原理图。如图3所示，首先，根据永磁同步电机的外特性曲线，要将输入转矩命令限制在最大输出转矩能力范围内，即根据总磁链(ψc*)大小，对转矩命令(Te*)进行饱和处理，得到修正的转矩命令(Tes*)。然后根据修正的转矩命令(Tes*)和期望的总磁链(ψc*)查找关系表即可得到电流命令(Id*，Iq*)。但是，该算法的前提和假设就是永磁同步电机的定子内阻足够小。但很多情况下，这个内阻造成的影响并不能完全忽略，那么实际经过控制得到的电压调制比m就会偏离期望电压调制比m*。如果实际电压调制比m偏大，那么永磁同步电机失控的风险就会增大，这是不能接受的，因此实际应用中为了避免实际电压调制比m偏大，会把电压调制比命令m*设计得较小，从而留出足够的余量。这样做的后果是为了输出相同的转矩需要给电机提供更大的电流，导致永磁同步电机的输出功率下降，电机的工作效率也会下降。
技术实现思路
鉴于以上问题，本专利技术提供一种能补偿定子内阻对电机的相电压的影响，从而使相电压的控制更加精确，提高电机的运行效率的永磁同步电机控制装置。本专利技术的实施例提供一种永磁同步电机控制装置，所述永磁同步电机控制装置用于输出电流命令控制供电装置提供给电机的电压的大小，所述供电装置包括：直流电源以及逆变电路，所述直流电源用于提供直流母线电压至所述逆变电路，以使得所述逆变电路将所述直流母线电压转换为交流电压，并将所述交流电压输出至电机，所述永磁同步电机控制装置包括：转速侦测模块、电压侦测模块、转矩命令产生模块、电流命令产生模块、以及电流环控制器；所述转速侦测模块用于侦测所述电机的转速；所述电压侦测模块用于侦测所述直流电源输出的直流母线电压的大小；所述转矩命令产生模块用于产生转矩命令；所述电流命令产生模块用于获取期望总磁链，并根据所述期望总磁链及转矩命令通过查找关系表输出初始电流命令及所述期望总磁链的相量角，且根据所述初始电流命令、所述期望总磁链的相量角、所述电机的转速校正所述期望总磁链，以产生修正后的期望总磁链，并根据所述修正后的期望总磁链及转矩命令再次查找所述关系表输出最终电流命令后将所述最终电流命令输出至所述电流环控制器，以使得所述电流环控制器输出调制信号控制所述逆变电路输出相应的交流电压至所述电机。本专利技术的实施例还提供一种永磁同步电机控制方法，所述永磁同步电机控制方法包括侦测电机的转速、直流电源提供的直流母线电压的大小；获取期望总磁链；根据所述期望总磁链及转矩命令通过查找关系表输出初始电流命令及所述期望总磁链的相量角；根据所述初始电流命令、所述期望总磁链的相量角、所述电机的转速校正所述期望总磁链的大小，以产生修正后的期望总磁链；根据所述修正后的期望总磁链及转矩命令再次查找所述关系表输出最终电流命令。本专利技术的实施例还提供一种永磁同步系统,所述永磁同步系统包括永磁同步电机、供电装置、以及上述的永磁同步电机控制装置。本专利技术的永磁同步电机控制装置、永磁同步电机控制方法及永磁同步系统通过对期望总磁链进行校正，补偿了定子内阻对电机的相电压的影响，使相电压的控制更加精确，从而拓展电机的工作范围，提高电机的运行效率。附图说明图1为现有技术一实施例的永磁同步电机控制方法原理图。图2为现有技术的另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机控制装置，所述永磁同步电机控制装置用于输出电流命令控制供电装置提供给电机的电压的大小，所述供电装置包括：直流电源以及逆变电路，所述直流电源用于提供直流母线电压至所述逆变电路，所述逆变电路根据永磁同步电机控制装置的控制将所述直流母线电压转换为交流电压，并将所述交流电压输出至电机，其特征在于，所述永磁同步电机控制装置包括：转速侦测模块、电压侦测模块、转矩命令产生模块、电流命令产生模块、以及电流环控制器；所述转速侦测模块用于侦测所述电机的转速；所述电压侦测模块用于侦测所述直流电源输出的直流母线电压的大小；所述转矩命令产生模块用于产生转矩命令；所述电流命令产生模块用于获取期望总磁链，并根据所述期望总磁链及转矩命令通过查找关系表输出初始电流命令及所述期望总磁链的相量角，且根据所述初始电流命令、所述期望总磁链的相量角、所述电机的转速校正所述期望总磁链，以产生修正后的期望总磁链，并根据所述修正后的期望总磁链及转矩命令再次查找所述关系表输出最终电流命令后将所述最终电流命令输出至所述电流环控制器，以使得所述电流环控制器输出调制信号控制所述逆变电路输出相应的交流电压至所述电机。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机控制装置，所述永磁同步电机控制装置用于输出电流命令控制供电装置提供给电机的电压的大小，所述供电装置包括：直流电源以及逆变电路，所述直流电源用于提供直流母线电压至所述逆变电路，所述逆变电路根据永磁同步电机控制装置的控制将所述直流母线电压转换为交流电压，并将所述交流电压输出至电机，其特征在于，所述永磁同步电机控制装置包括：转速侦测模块、电压侦测模块、转矩命令产生模块、电流命令产生模块、以及电流环控制器；所述转速侦测模块用于侦测所述电机的转速；所述电压侦测模块用于侦测所述直流电源输出的直流母线电压的大小；所述转矩命令产生模块用于产生转矩命令；所述电流命令产生模块用于获取期望总磁链，并根据所述期望总磁链及转矩命令通过查找关系表输出初始电流命令及所述期望总磁链的相量角，且根据所述初始电流命令、所述期望总磁链的相量角、所述电机的转速校正所述期望总磁链，以产生修正后的期望总磁链，并根据所述修正后的期望总磁链及转矩命令再次查找所述关系表输出最终电流命令后将所述最终电流命令输出至所述电流环控制器，以使得所述电流环控制器输出调制信号控制所述逆变电路输出相应的交流电压至所述电机。2.如权利要求1所述的永磁同步电机控制装置，其特征在于，所述电流命令产生模块包括：存储单元、期望总磁链产生单元、初始电流命令产生单元、相量角产生单元、修正后的期望总磁链产生单元以及最终电流命令产生单元；所述存储单元用于存储所述关系表；所述期望总磁链产生单元用于根据所述电机的转速、所述直流母线电压计算出期望电压调制比,以根据所述电机的转速、所述直流母线电压以及所述
\t期望电压调制比产生所述期望总磁链；所述初始电流命令产生单元用于根据所述期望总磁链、所述转矩命令通过查找所述关系表产生所述初始电流命令；所述相量角产生单元用于根据所述期望总磁链、所述转矩命令通过查找所述关系表产生期望总磁链的相量角；修正后的期望总磁链产生单元用于根据所述初始电流命令、所述期望总磁链的相量角及所述转速产生修正后的期望总磁链；最终电流命令产生单元用于根...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏铸亮，廖展图，曾梓华，
申请(专利权)人：广州汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44