永磁同步电机的弱磁控制方法和驱动控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种永磁同步电机的弱磁控制方法，所述弱磁控制方法包括以下步骤：根据永磁同步电机矢量控制的输出电压矢量计算期望输出电压幅值，通过控制器对所述电压幅值设定电压限幅阈值；所述的期望输出电压经过脉宽调制算法后可得到实际输出电压幅值；根据所述的期望输出电压幅值、实际输出电压幅值和电压限幅阈值进行闭环调节得到初次弱磁电流；对所述的初次弱磁电流限幅得到弱磁电流。本发明专利技术还公开了一种实现永磁同步电机的弱磁控制方法的驱动控制装置，包括：驱动电路和控制模块，所述控制模块产生驱动信号以控制驱动电路，驱动电路包括六个功率开关管，所述六个功率开关管构成三相桥臂。本发明专利技术具有提高了弱磁控制的响应速度等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电机控制技术，特别涉及一种永磁同步电机的弱磁控制方法和驱动控制装置。
技术介绍
永磁同步电机以其控制性能好、功率密度高、节能等特点，已经在各行各业中得到广泛应用。其中，在很多应用场合中，要求永磁同步电机运行在高频范围，继而运行在弱磁区间，比如基于永磁同步电机的变频压缩机、基于永磁同步电机的风机等。经典的弱磁控制方法，将输出电压矢量幅值与设定输出电压阈值比较，当超过阈值时增大弱磁电流(即矢量控制中d轴负方向电流)，反之减小弱磁电流。调节过程通常采用纯积分控制器或者比例积分控制器，即对输出电压矢量幅值与设定输出电压阈值的差值进行纯积分控制或者比例积分控制来调节弱磁电流。在运行频率给定要求快速上升或者输入电压暂降的情况下，直流母线电压幅值不满足输出电压要求，由于永磁同步电机控制系统速度环的滞后特性，需要快速进入弱磁状态以保证矢量控制的稳定性。在输出电压受脉宽调制算法和直流母线电压限制而使得实际输出电压低于期望输出电压时，更加需要加快弱磁控制的响应速度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种永磁同步电机的弱磁控制方法，该方法对进入弱磁控制的输入电压差值进行优化，补偿上脉宽调制算法造成实际电压输出损失对弱磁控制的影响，以提高弱磁控制的响应速度。本专利技术的另一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种实现永磁同步电机的弱磁控制方法的驱动控制装置。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种永磁同步电机的弱磁控制方法，包括以下步骤：当期望输出电压幅值≥电压限幅阈值时，进入弱磁状态，通过第一控制器调节以增大弱磁电流；当期望输出电压幅值＜电压限幅阈值时，退出弱磁状态，通过第一控制器调节以减小弱磁电流。其中，期望输出电压幅值为永磁同步电机矢量控制输出的电压矢量幅值；其中，电压限幅阈值为驱动器能够输出的最大电压幅值和电压调节裕量设定的差值，即电压限幅阈值等于最大电压幅值减去电压调节裕量；其中，驱动器能够输出的最大电压幅值受限于直流母线电压和脉宽调制算法；可选地，采用空间矢量脉宽调制算法，驱动器在线性调制区内能够输出的最大电压幅值为直流母线电压的0.577倍。其中，第一控制器的输入为弱磁电压差值ΔU，ΔU＝(Umax-Us)+λ(U0-Us)，其中，Umax为电压限幅阈值，Us为期望输出电压幅值，U0为实际电压输出幅值，λ为可调系数；其中，实际输出电压为期望输出电压经过脉宽调制算法后实际输出的电压，在空间矢量脉宽调制算法中，当期望输出电压超出电压空间时会被限制在电压空间范围，从而使得实际输出电压幅值小于期望电压幅值；其中，可调系数取值在[0,1]范围内，当可调系数取值为零时，对弱磁控制没有影响；当可调系数取值大于零时，可以加快弱磁控制的响应速度；可选地，第一控制器采用比例-积分控制器；可选地，第一控制器采用纯积分控制器。本专利技术的另一目的通过以下技术方案实现：一种实现永磁同步电机的弱磁控制方法的驱动控制装置，包括：驱动电路，所述驱动电路包括六个功率开关管，所述六个功率开关管构成三相桥臂，所述三相桥臂中的第一桥臂具有第一节点，所述三相桥臂中的第二桥臂具有第二节点，所述三相桥臂中的第三桥臂具有第三节点，所述第一节点、所述第二节点和所述第三节点对应与所述永磁同步电机的三相绕组相连，且所述六个功率开关管中的每个功率开关管反并联有二极管；控制模块，所述控制模块用于在接收到永磁同步电机三相电流进行矢量控制，输出驱动信号给六个功率开关管。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：本专利技术对进入弱磁控制的输入电压差值进行优化，补偿上脉宽调制算法造成实际电压输出损失对弱磁控制的影响，以提高弱磁控制的响应速度。附图说明图1是永磁同步电机的控制电路拓扑。图2是旋转坐标系与静止坐标系关系图。图3是表贴式永磁同步电机的矢量控制框图。图4时内嵌式永磁同步电机的矢量控制框图。图5是经典弱磁控制模块的控制方法。图6是本专利技术表贴式永磁同步电机的矢量控制框图。图7时本专利技术内嵌式永磁同步电机的矢量控制框图。图8时本专利技术弱磁控制模块的控制方法。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1如图1所示，永磁同步电机的控制电路拓扑包括控制芯片、功率开关管组成的三相桥式驱动电路、永磁同步机。其中，驱动电路具有6个IGBT，所述驱动电路反向并联有二极管，此外，电容采用电解电容C，U+、U-分别为U相上、下桥臂的电压，V+、V-分别为V相上、下桥臂的电压，W+、W-分别为W相上、下桥臂的电压。控制芯片输出压缩机驱动信号，压缩机驱动信号通过驱动电路控制压缩机的运行，通过三个电流传感器进行压缩机相电流检测。如图2所示，为永磁同步电机矢量控制的坐标关系图，如图3所示，为表贴式永磁同步电机的无传感器矢量控制框图，如图4所示，为内嵌式永磁同步电机的无传感器矢量控制框图。本实施例中以永磁同步电机的无传感器矢量控制为例，叙述本专利技术提供的弱磁控制方法；在永磁同步电机的有传感器矢量控制中，本专利技术提供的弱磁控制并无区别。如图3和图4所示，在永磁同步电机的矢量控制中，给定转速与估计转速经过比例积分控制器(PI)输出转矩给定在表贴式永磁同步电机中，根据转矩给定与转矩电流系数Kt计算得到转矩电流(q轴电流)的给定直轴电流(d轴电流)的给定由弱磁电流ifwc决定。在内嵌式永磁同步电机中，根据转矩给定与转矩电流系数Kt以及弱磁电流ifwc经过最大转矩电流控制(MTPA)计算得到交轴电流(q轴电流)给定和直轴电流(d轴电流)给定根据d轴电流给定、q轴电流给定和反馈电流id/iq经过矢量控制输出电压ud/uq，然后经过PARK逆变换得到控制输出电压uα/uβ，再经过空间矢量调制(SpaceVetorModulation,SVM)输出PWM波形，经过功率模块驱动永磁同步电机(PMSM)。通过电流传感器检测电机三相电流，并经过CLARKE变换得到反馈电流iα/iβ，再经过PARK变化得到反馈电流id/iq。根据输出电压uα/uβ和反馈电流iα/iβ以及电机参数(电机电阻Rs、直轴电感Ld和交轴电感Lq)，通过无传感器估计算法可以得到估计转速和估计电角度经典的弱磁控制方法如图5所示，根据旋转坐标系下输出电压ud/uq或者静止坐标系下输出电压uα/uβ计算输出电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机的弱磁控制方法，其特征在于，包括以下步骤：根据永磁同步电机矢量控制的输出电压矢量计算期望输出电压幅值，通过控制器对所述电压幅值设定电压限幅阈值；所述的期望输出电压经过脉宽调制算法后可得到实际输出电压幅值；根据所述的期望输出电压幅值、实际输出电压幅值和电压限幅阈值进行闭环调节得到初次弱磁电流；对所述的初次弱磁电流限幅得到弱磁电流。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机的弱磁控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据永磁同步电机矢量控制的输出电压矢量计算期望输出电压幅值，通过
控制器对所述电压幅值设定电压限幅阈值；
所述的期望输出电压经过脉宽调制算法后可得到实际输出电压幅值；
根据所述的期望输出电压幅值、实际输出电压幅值和电压限幅阈值进行闭
环调节得到初次弱磁电流；
对所述的初次弱磁电流限幅得到弱磁电流。
2.如权利要求1所述的永磁同步电机的弱磁控制方法，其特征在于，
当所述期望输出电压的幅值大于或等于电压限幅阈值时，通过所述的控制
器调节以增大弱磁电流，所述的控制器采用比例-积分控制器；
当所述的期望输出电压幅值小于电压限幅阈值时，退出弱磁状态，通过所
述的控制器调节以减小弱磁电流，所述的控制器采用纯积分控制器。
3.如权利要求2所述的永磁同步电机的弱磁控制方法，其特征在于，所述
的控制器的输入为弱磁电压差值ΔU，ΔU＝(Umax-Us)+λ(U0-Us)，其中，Umax
为电压限幅阈值，Us为期望输出电压幅值，U0为实际电压输出幅值，λ为可调
系数。
4.如权利要求3所述的永磁同步电机的弱磁控制方法，其特征在于，所述
的可调系数取值在[0,1]范围内；
当可调系数取值为零时，对弱...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪兆栋，文小琴，游林儒，贺乐，余鹏，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44