一种永磁同步电机最大转矩电流比控制方法技术

本发明专利技术公开了一种永磁同步电机最大转矩电流比控制方法，包括：根据定子线电压及定子电流计算定子磁链；根据定子电流及定子磁链计算参考转矩；根据同步旋转坐标系下的定子电流及差值电感计算可调转矩；根据参考转矩确定是否启动参数辨识算法；根据误差转矩实现最佳差值电感辨识；根据差值电感或最佳差值电感及定子电流计算励磁电流指令。因此，本发明专利技术实施例提供的控制方法，当差值电感与真实值存在偏差时，使得可调转矩与参考转矩存在偏差，利用比例积分调节器对该误差转矩进行闭环调节至两个转矩相等，即差值电感收敛到实际值，从而实现差值电感的在线辨识，进而将辨识得到的差值电感值用于永磁同步电机的最大转矩电流比控制。

A maximum torque current ratio control method for permanent magnet synchronous motor

The invention discloses a control method for maximum torque-current ratio of permanent magnet synchronous motor, which comprises calculating stator flux according to stator line voltage and stator current, calculating reference torque according to stator current and stator flux, calculating adjustable torque according to stator current and differential inductance in synchronous rotating coordinate system, and calculating reference torque. Determine whether to start parameter identification algorithm; according to the error torque to achieve the best differential inductance identification; according to the difference inductance or the best differential inductance and stator current calculation of excitation current instructions. Therefore, the control method provided by the embodiment of the invention makes the adjustable torque and the reference torque deviate when there is a deviation between the difference inductance and the true value, and the error torque is closed-loop adjusted to be equal to two torque by using the proportional integral regulator, that is, the difference inductance converges to the actual value, so as to realize the difference inductance in the system. Line identification is applied to the maximum torque-current ratio control of PMSM.

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机最大转矩电流比控制方法
本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种永磁同步电机最大转矩电流比控制方法。
技术介绍
为了应对能源危机，新能源技术得到蓬勃发展。风能是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源，风力发电技术成为新能源技术的重中之重。凸极永磁同步电机因为高功率密度、高可靠性等优点而广泛应用于风力发电系统。相对于隐极永磁同步电机，凸极永磁同步电机可以通过利用磁阻转矩提高效率，而利用磁阻转矩的控制即为最大转矩电流比控制。最大转矩电流比控制通过采用最小的电流来输出所需要的转矩，从而可以大大减小电机的铜耗，达到提高电机运行效率的目标。现有的最大转矩电流比控制方法主要包括三种，第一种方法是扰动法，通过扰动电流角度动态实现最大转矩电流比控制，但是该方法在稳态时存在脉动；第二种方法是信号注入法，这需要在电机里注入高频信号并提取高频响应信号，其实现过程较复杂且也存在稳态脉动。通常使用的是基于模型的最大转矩电流比控制方法，虽然基于模型的最大转矩电流比控制方法具有很好的稳态性能，但是该方法受参数的影响较严重。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种永磁同步电机最大转矩电流比控制方法，解决了现有技术中永磁同步电机最大转矩电流比控制方法受电机参数扰动的问题。一方面，本专利技术实施例提供的永磁同步电机最大转矩电流比的控制方法，包括：S1，采样计算单元根据永磁同步电机的定子线电压uab、ubc及定子电流iA、iB、iC，计算静止坐标系下的定子电压uα、uβ及定子电流iα、iβ；S2，定子磁链观测器根据所述定子电压uα、uβ及所述定子电流iα、iβ计算静止坐标系下的定子磁链ψsα、ψsβ；S3，转矩参考模型计算单元根据所述定子电流iα、iβ及所述定子磁链ψsα、ψsβ计算参考转矩Ter：Ter＝np(ψsαiβ-ψsβiα)，其中，np为所述永磁同步电机的极对数；S4，转矩可调模型计算单元根据所述定子电流iα、iβ及编码器监测的所述永磁同步电机的转子位置角度θr，计算同步旋转坐标系下的定子电流isd及isq：并根据同步旋转坐标系下的定子电流isd及isq及差值电感ΔL计算可调转矩Tea：Tea＝np[ψf+ΔL·isd]isq，其中，ψf为所述永磁同步电机的永磁体磁链，ΔL＝Ld-Lq，Ld和Lq分别为永磁电机的d轴和q轴电感；S5，参数辨识启停控制单元根据所述参考转矩Ter确定是否启动参数辨识算法：当所述参考转矩Ter的绝对值小于正常数ε时，停止参数辨识算法，保持差值电感ΔL不变，进入S7；当所述参考转矩Ter的绝对值大于正常数ε时，启动参数辨识算法，进入S6；S6，最佳差值电感辨识：S61，参数辨识单元确定误差转矩Terr＝Ter-Tea；S62，第一比例积分调节器根据所述误差转矩Terr计算新的差值电感ΔL′，并根据新的差值电感ΔL′计算新的可调转矩Tea；S63，根据新的可调转矩Tea计算新的误差转矩Terr：若新的误差转矩Terr为零，则新的差值电感ΔL′为最佳差值电感，并则进入S7；否则，进入S62；S7，励磁指令电流计算单元根据所述差值电感ΔL或所述最佳差值电感ΔL′及所述定子电流isq计算励磁电流指令isdref：综上，本专利技术实施例提供的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法，根据永磁同步电机的电压和电流计算定子磁链和电机的转矩。由于该转矩与电感无关，因此可作为参考转矩Ter。并根据差值电感计算可调转矩Tea。当差值电感与真实值存在偏差时，使得计算得到的可调转矩Tea与参考转矩Ter存在偏差，进而采用比例积分调节器对该误差转矩Terr进行闭环调节，调节器的输出用于校正差值电感。当两个转矩相等时，则可认为差值电感也收敛到了实际值，从而可实现差值电感的在线辨识。同时，将辨识得到的差值电感值用于永磁同步电机的最大转矩电流比控制，可进一步提高最大转矩电流比控制的控制精度。附图说明图1为本专利技术实施例提供的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法的流程的示意图；图2为本专利技术实施例提供的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法的控制原理示意图。具体实施方式下面结合本专利技术中的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。应理解，本专利技术实施例中涉及到的各个单元模块为虚拟的计算机程序，其存储并运行在处理器上。即本专利技术实施例中的所有方法的执行主体可以为数字信号处理器。为了便于理解和说明，下面通过图1及图2详细阐述本专利技术实施例提供的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法。该方法包括：S1，采样计算单元根据永磁同步电机的定子线电压uab、ubc及定子电流iA、iB、iC，计算静止坐标系下的定子电压uα、uβ及定子电流iα、iβ。具体的，可以采集电机的实际电压和电流，然后通过电压电流传感器进行转换，并经过信号调理电路进行处理，最后发送到数字信号处理器。实际中，通过数字信号处理器采样定子线电压uab、ubc，计算定子相电压uA、uB、uC：其中，uab、ubc为两个定子线电压，uA、uB、uC为定子三相电压。定子三相电压经过坐标变换，得到静止坐标系下的定子电压uα、uβ：另外，根据信号处理器采样的定子电流iA、iB、iC计算得到静止坐标系下的电流分量：其中，iα、iβ为相电流在静止坐标系α-β上的分量。S2，定子磁链观测器根据该定子电压uα、uβ及该定子电流iα、iβ计算静止坐标系下的定子磁链ψsα、ψsβ。具体的，定子磁链观测器可选择多种方法实现。例如：根据定子相电压uA、uB、uC计算静止坐标系下的定子电压uα、uβ：根据定子电流iA、iB、iC计算静止坐标系下的定子电流iα、iβ：则该定子磁链ψsα、ψsβ为：其中，s为拉普拉斯算子，ωc为低通滤波器的截止频率，Rs为永磁同步电机的定子电阻。S3，转矩参考模型计算单元根据该定子电流iα、iβ及该定子磁链ψsα、ψsβ计算参考转矩Ter：Ter＝np(ψsαiβ-ψsβiα)(4)其中，np为该永磁同步电机的极对数。S4，转矩可调模型计算单元根据该定子电流iα、iβ及编码器监测的该永磁同步电机的转子位置角度θr，计算同步旋转坐标系下的定子电流isd及isq：进一步，根据同步旋转坐标系下的定子电流isd、isq及差值电感ΔL计算可调转矩Tea：Tea＝np[ψf+ΔL·isd]isq(6)其中，ψf为该永磁同步电机的永磁体磁链，ΔL＝Ld-Lq，Ld和Lq分别为永磁电机的d轴和q轴电感。S5，参数辨识启停控制单元根据该参考转矩Ter确定是否启动参数辨识算法：当该参考转矩Ter的绝对值小于正常数ε时，停止参数辨识算法，保持差值电感ΔL不变，进入S7；当该参考转矩Ter的绝对值大于正常数ε时，启动参数辨识算法，进入S6。具体的，参数辨识启停控制单元根据S3得到的参考转矩Ter进行判断，以决定是否启动参数辨识算法。当Ter的绝对值小于一个很小的正常数ε时，即认为转矩为零，此时停止参数辨识算法，并保持之前的差值电感辨识结果不变。应理解，此刻由于电机处于空载，即电流为零，差值电感即使存在误差也不会影响最大转矩电流比控制精本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁同步电机最大转矩电流比控制方法，其特征在于，包括：S1，采样计算单元根据永磁同步电机的定子线电压uab、ubc及定子电流iA、iB、iC，计算静止坐标系下的定子电压uα、uβ及定子电流iα、iβ；S2，定子磁链观测器根据所述定子电压uα、uβ及所述定子电流iα、iβ计算静止坐标系下的定子磁链ψsα、ψsβ；S3，转矩参考模型计算单元根据所述定子电流iα、iβ及所述定子磁链ψsα、ψsβ计算参考转矩Ter：Ter＝np(ψsαiβ‑ψsβiα)其中，np为所述永磁同步电机的极对数；S4，转矩可调模型计算单元根据所述定子电流iα、iβ及编码器监测的所述永磁同步电机的转子位置角度θr，计算同步旋转坐标系下的定子电流isd及isq：isd＝iαcosθr+iβsinθrisq＝‑iαsinθr+iβcosθr并根据同步旋转坐标系下的定子电流isd、isq及差值电感ΔL计算可调转矩Tea：Tea＝np[ψf+ΔL·isd]isq其中，ψf为所述永磁同步电机的永磁体磁链，ΔL＝Ld‑Lq，Ld和Lq分别为永磁电机的d轴和q轴电感；S5，参数辨识启停控制单元根据所述参考转矩Ter确定是否启动参数辨识算法：当所述参考转矩Ter的绝对值小于正常数ε时，停止参数辨识算法，保持当前差值电感ΔL不变，进入S7；当所述参考转矩Ter的绝对值大于正常数ε时，启动参数辨识算法，进入S6；S6，最佳差值电感辨识：S61，参数辨识单元确定误差转矩Terr＝Ter‑Tea；S62，第一比例积分调节器根据所述误差转矩Terr计算新的差值电感ΔL′，并根据新的差值电感ΔL′计算新的可调转矩Tea；S63，根据新的可调转矩Tea计算新的误差转矩Terr：若新的误差转矩Terr为零，则新的差值电感ΔL′为最佳差值电感，则进入S7；否则，进入S62；S7，励磁指令电流计算单元根据所述差值电感ΔL或所述最佳差值电感ΔL′及所述定子电流isq计算励磁电流指令isdref：...

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机最大转矩电流比控制方法，其特征在于，包括：S1，采样计算单元根据永磁同步电机的定子线电压uab、ubc及定子电流iA、iB、iC，计算静止坐标系下的定子电压uα、uβ及定子电流iα、iβ；S2，定子磁链观测器根据所述定子电压uα、uβ及所述定子电流iα、iβ计算静止坐标系下的定子磁链ψsα、ψsβ；S3，转矩参考模型计算单元根据所述定子电流iα、iβ及所述定子磁链ψsα、ψsβ计算参考转矩Ter：Ter＝np(ψsαiβ-ψsβiα)其中，np为所述永磁同步电机的极对数；S4，转矩可调模型计算单元根据所述定子电流iα、iβ及编码器监测的所述永磁同步电机的转子位置角度θr，计算同步旋转坐标系下的定子电流isd及isq：isd＝iαcosθr+iβsinθrisq＝-iαsinθr+iβcosθr并根据同步旋转坐标系下的定子电流isd、isq及差值电感ΔL计算可调转矩Tea：Tea＝np[ψf+ΔL·isd]isq其中，ψf为所述永磁同步电机的永磁体磁链，ΔL＝Ld-Lq，Ld和Lq分别为永磁电机的d轴和q轴电感；S5，参数辨识启停控制单元根据所述参考转矩Ter确定是否启动参数辨识算法：当所述参考转矩Ter的绝对值小于正常数ε时，停止参数辨识算法，保持当前差值电感ΔL不变，进入S7；当所述参考转矩Ter的绝对值大于正常数ε时，启动参数辨识算法，进入S6；S6，最佳差值电感辨识：S61，参数辨识单元确定误差转矩Terr＝Ter-Tea；S62，第一比例积分调节器根据所述误差转矩Terr计算新的差值电感ΔL′，并根据新的差值电感ΔL′计算新的可调转矩Tea；S63，根据新的可调转矩Tea计算新的误差转矩Terr：若新的误差转矩Terr为零，则新的差值电感Δ...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭磊磊，曹玲芝，金楠，窦智峰，孔汉，吴振军，李琰琰，杨小亮，武洁，王华清，章凯旋，
申请(专利权)人：郑州轻工业学院，
类型：发明
国别省市：河南,41