一种永磁同步电机弱磁控制方法及控制器技术

本申请公开了一种永磁同步电机弱磁控制方法及控制器，所述方法包括：选取直轴电流初始值与交轴电流初始值，该直轴电流初始值和交轴电流初始值是电机实际需求的直轴电流和交轴电流的近似值；然后，控制PMSM运行在直轴电流初始值与交轴电流初始值；最后，对PMSM的直轴电流和交轴电流进行调节，使PMSM由直轴电流初始值运行至直轴电流目标值、且由交轴电流初始值运行至交轴电流目标值，其中，该直轴电流目标值即为电机实际需求的直轴电流，该交轴电流目标值即为电机实际需求的交轴电流。可见，通过快速锁定一个与实际需求电流的近似值，并使PMSM工作在该近似值并在此基础上对PMSM进行电流调节，可以在很大程度上提升电流响应速度。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机弱磁控制方法及控制器
本申请涉及永磁同步电机
，尤其涉及一种永磁同步电机弱磁控制方法及控制器。
技术介绍
永磁同步电机(permanentmagnetsynchronousmotor，简称PMSM)，随着其转速的增加，PMSM的反电势也逐渐增大，为了维持电压平衡，与PMSM连接的逆变器的输出电压也要随之增大。然而，受到PMSM直流侧母线电压的限制，PMSM输出电压不能无限制的增大，因此，通常采用反向增加定子直轴电流Id的方法来等效限制反电势的增长，从而提高PMSM可运行的范围。参见图1所示的永磁同步电机弱磁控制策略示意图，其中，Tecmd是指转矩的命令值；Idcmd、Iqcmd是指该转矩和转速实际对应的直轴电流和交轴电流的命令值；Idfb、Iqfb是指PMSM端反馈的直轴和交轴电流值；Ud、Uq是指电流PI调节器产生的直轴和交轴电压命令值；IU、IV和IW是指PMSM的UVW三相电流值；Δid是指电压负反馈产生的弱磁电流，用于在线调节Idcmd值。目前，现有技术主要采用图1所示弱磁控制策略来提高PMSM可运行的范围，该弱磁控制策略是通过最大转矩电流比(MTPA)查表结合电压负反馈弱磁方法实现的，即，根据扭矩的命令值Tecmd进行查表，以给定直轴电流的命令值Idcmd和交轴电流的命令值Iqcmd，并利用电压负反馈在线调节。在采用矢量控制的永磁同步电机控制系统中，当PMSM高速运行时，若转矩命令值Tecmd突变，其需求的弱磁电流也将突变，这需要将反馈电压值和电压极限值进行比较，再使PI调节器根据比较结果产生弱磁电流Δid，用于在线调节当前Idcmd值，经不断调节后，最终使PMSM工作在需求的电流。但是，上述弱磁控制策略对电压负反馈的PI调节器的响应速度和稳态响应要求很高，同样对电流PI调节器的响应速度也有较高的要求。通常情况下，若弱磁电流的调节过程较慢，PI调节器很容易进入饱和状态，从而失去对电流的调节作用，进而失去对PMSM的控制，导致产生很大的安全风险。
技术实现思路
本申请的主要目的在于提供一种永磁同步电机弱磁控制方法及控制器，能够提高弱磁电流的调节速度。本申请提供了一种永磁同步电机弱磁控制方法，包括：选取直轴电流初始值与交轴电流初始值；控制永磁同步电机PMSM运行在所述直轴电流初始值与所述交轴电流初始值；对所述PMSM的直轴电流和交轴电流进行调节，使所述PMSM由所述直轴电流初始值运行至直轴电流目标值、且由所述交轴电流初始值运行至交轴电流目标值；其中，所述直轴电流目标值是给定转矩命令值与当前转速对应的直轴电流命令值；所述交轴电流目标值是转矩命令值与当前转速对应的交轴电流命令值；所述直轴电流初始值是与所述直轴电流目标值相近的值；所述交轴电流初始值是与所述交轴电流目标值相近的值。可选的，所述选取直轴电流初始值与交轴电流初始值，包括：确定恒转矩曲线与最大转矩电流比MTPA曲线的第一交点，其中，所述恒转矩曲线对应的转矩值为所述转矩命令值；在电压极限椭圆内选取位于所述恒转矩曲线之上或附近的第二交点，其中，当所述第二交点位于所述恒转矩曲线附近时，所述第二交点与所述恒转矩曲线的垂直距离小于预设阈值；确定通过所述第一交点与所述第二交点的目标直线；确定所述目标直线与所述电压极限椭圆的目标交点，并确定所述目标交点对应的直轴电流初始值与交轴电流初始值；其中，所述恒转矩曲线、所述MTPA曲线、所述电压极限椭圆均在目标坐标系上，所述目标坐标系是由PMSM的直轴电流与交轴电流作为横纵坐标的坐标系。可选的，所述选取位于所述恒转矩曲线之上的第二交点，包括：确定交轴电压值为0的直线与所述恒转矩曲线的第二交点。可选的，所述确定所述目标交点对应的直轴电流初始值，包括：计算所述目标直线的斜率和截距；根据所述斜率、所述截距以及所述电压极限椭圆的参数，计算所述目标交点对应的直轴电流初始值。可选的，所述对所述PMSM的直轴电流和交轴电流进行调节之前，还包括：对所述PMSM的直轴电流和交轴电流进行动态调节，确定电压负反馈产生的弱磁控制电流；根据所述弱磁控制电流与所述直轴电流初始值，确定所述直轴电流目标值；根据所述直轴电流目标值与所述转矩命令值，确定所述交轴电流目标值。本申请还提供了一种永磁同步电机弱磁控制器，包括：电流初值选取单元，用于选取直轴电流初始值与交轴电流初始值；电机电流控制单元，用于控制永磁同步电机PMSM运行在所述直轴电流初始值与所述交轴电流初始值；电机电流调节单元，用于对所述PMSM的直轴电流和交轴电流进行调节，使所述PMSM由所述直轴电流初始值运行至直轴电流目标值、且由所述交轴电流初始值运行至交轴电流目标值；其中，所述直轴电流目标值是给定转矩命令值与当前转速对应的直轴电流命令值；所述交轴电流目标值是转矩命令值与当前转速对应的交轴电流命令值；所述直轴电流初始值是与所述直轴电流目标值相近的值；所述交轴电流初始值是与所述交轴电流目标值相近的值。可选的，所述电流初值选取单元包括：第一交点确定子单元，用于确定恒转矩曲线与最大转矩电流比MTPA曲线的第一交点，其中，所述恒转矩曲线对应的转矩值为所述转矩命令值；第二交点选取子单元，用于在电压极限椭圆内选取位于所述恒转矩曲线之上或附近的第二交点，其中，当所述第二交点位于所述恒转矩曲线附近时，所述第二交点与所述恒转矩曲线的垂直距离小于预设阈值；目标直线确定子单元，用于确定通过所述第一交点与所述第二交点的目标直线；目标交点确定子单元，用于确定所述目标直线与所述电压极限椭圆的目标交点；电流初值确定子单元，用于确定所述目标交点对应的直轴电流初始值与交轴电流初始值；其中，所述恒转矩曲线、所述MTPA曲线、所述电压极限椭圆均在目标坐标系上，所述目标坐标系是由PMSM的直轴电流与交轴电流作为横纵坐标的坐标系。可选的，所述第二交点选取子单元，具体用于确定交轴电压值为0的直线与所述恒转矩曲线的第二交点。可选的，所述电流初值确定子单元，具体用于计算所述目标直线的斜率和截距；根据所述斜率、所述截距以及所述电压极限椭圆的参数，计算所述目标交点对应的直轴电流初始值。可选的，所述控制器还包括：弱磁电流确定单元，用于对所述PMSM的直轴电流和交轴电流进行动态调节，确定电压负反馈产生的弱磁控制电流；直轴电流确定单元，用于根据所述弱磁控制电流与所述直轴电流初始值，确定所述直轴电流目标值；交轴电流确定单元，用于根据所述直轴电流目标值与所述转矩命令值，确定所述交轴电流目标值。本申请提供的一种永磁同步电机弱磁控制方法及控制器，首先，选取直轴电流初始值与交轴电流初始值，其中，该直轴电流初始值是电机实际需求的直轴电流的近似值，该交轴电流初始值是电机实际需求的交轴电流的近似值；然后，控制PMSM运行在直轴电流初始值与交轴电流初始值；最后，对PMSM的直轴电流和交轴电流进行调节，使PMSM由直轴电流初始值运行至直轴电流目标值、且由交轴电流初始值运行至交轴电流目标值，其中，该直轴电流目标值即为电机实际需求的直轴电流，该交轴电流目标值即为电机实际需求的交轴电流。可见，通过快速锁定一个与实际需求电流的近似值，并使PMSM工作在该近似值并在此基础上对PMSM进行电流调节，可以在很大程度上提升电流响应速度，并且同时减小转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁同步电机弱磁控制方法，其特征在于，包括：选取直轴电流初始值与交轴电流初始值；控制永磁同步电机PMSM运行在所述直轴电流初始值与所述交轴电流初始值；对所述PMSM的直轴电流和交轴电流进行调节，使所述PMSM由所述直轴电流初始值运行至直轴电流目标值、且由所述交轴电流初始值运行至交轴电流目标值；其中，所述直轴电流目标值是给定转矩命令值与当前转速对应的直轴电流命令值；所述交轴电流目标值是转矩命令值与当前转速对应的交轴电流命令值；所述直轴电流初始值是与所述直轴电流目标值相近的值；所述交轴电流初始值是与所述交轴电流目标值相近的值。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机弱磁控制方法，其特征在于，包括：选取直轴电流初始值与交轴电流初始值；控制永磁同步电机PMSM运行在所述直轴电流初始值与所述交轴电流初始值；对所述PMSM的直轴电流和交轴电流进行调节，使所述PMSM由所述直轴电流初始值运行至直轴电流目标值、且由所述交轴电流初始值运行至交轴电流目标值；其中，所述直轴电流目标值是给定转矩命令值与当前转速对应的直轴电流命令值；所述交轴电流目标值是转矩命令值与当前转速对应的交轴电流命令值；所述直轴电流初始值是与所述直轴电流目标值相近的值；所述交轴电流初始值是与所述交轴电流目标值相近的值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选取直轴电流初始值与交轴电流初始值，包括：确定恒转矩曲线与最大转矩电流比MTPA曲线的第一交点，其中，所述恒转矩曲线对应的转矩值为所述转矩命令值；在电压极限椭圆内选取位于所述恒转矩曲线之上或附近的第二交点，其中，当所述第二交点位于所述恒转矩曲线附近时，所述第二交点与所述恒转矩曲线的垂直距离小于预设阈值；确定通过所述第一交点与所述第二交点的目标直线；确定所述目标直线与所述电压极限椭圆的目标交点，并确定所述目标交点对应的直轴电流初始值与交轴电流初始值；其中，所述恒转矩曲线、所述MTPA曲线、所述电压极限椭圆均在目标坐标系上，所述目标坐标系是由PMSM的直轴电流与交轴电流作为横纵坐标的坐标系。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述选取位于所述恒转矩曲线之上的第二交点，包括：确定交轴电压值为0的直线与所述恒转矩曲线的第二交点。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述目标交点对应的直轴电流初始值，包括：计算所述目标直线的斜率和截距；根据所述斜率、所述截距以及所述电压极限椭圆的参数，计算所述目标交点对应的直轴电流初始值。5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，对所述PMSM的直轴电流和交轴电流进行调节之前，还包括：对所述PMSM的直轴电流和交轴电流进行动态调节，确定电压负反馈产生的弱磁控制电流；根据所述弱磁控制电流与所述直轴电流初始值，确定所述直轴电流目标值；根据所述直轴电流目标值与所述转矩命令值，确定所述交轴电流目标值。6.一种永磁同步电机弱磁控制器，其特征在于，包括：电流初值选取单元，用于选取直轴电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：武四辈，崔宇航，王东萃，王健，陆建国，
申请(专利权)人：上海汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31