一种永磁同步电机的基于虚拟阻尼绕组的电机控制方法技术

本发明专利技术公开了一种永磁同步电机的基于虚拟阻尼绕组的电机控制方法，涉及永磁同步电机领域，该方法改进得到含虚拟阻尼绕组的作用项的永磁同步电机的等效电压方程，然后基于等效电压方程控制永磁同步电机，即可通过虚拟阻尼绕组的控制方法模拟物理阻尼条的作用，从而可以在不影响永磁同步电机的转矩密度的前提下，保持阻尼条的抑制振荡和抗扰动能力，从而达到了提高电机的阻尼特性、降低振荡的幅值、提高系统的响应速度的效果。系统的响应速度的效果。系统的响应速度的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机的基于虚拟阻尼绕组的电机控制方法


[0001]本专利技术涉及永磁同步电机领域，尤其是一种永磁同步电机的基于虚拟阻尼绕组的电机控制方法。

技术介绍

[0002]永磁同步电机凭借功率密度高、效率高等优点已经在电动汽车等领域获得了广泛的应用。但当其高速运行时，永磁同步电机的阻尼很小，若受到参数变化、外部扰动等因素的影响，永磁同步电机容易发生振荡，降低了系统的动态性能。目前在电动汽车中，会通过在永磁同步电机转子上安装阻尼条来一定程度上改善永磁同步电机的动态性能，但这样的做法却会明显降低永磁同步电机的转矩密度，两方面的性能难以做到兼顾。

技术实现思路

[0003]本专利技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种永磁同步电机的基于虚拟阻尼绕组的电机控制方法，本专利技术的技术方案如下：一种永磁同步电机的基于虚拟阻尼绕组的电机控制方法，该方法包括：通过虚拟阻尼绕组模拟物理阻尼条的作用，构建转子上不设置物理阻尼条的永磁同步电机在坐标系下的等效电压方程为：；基于等效电压方程控制永磁同步电机，等效电压方程中的和表征虚拟阻尼绕组的作用，为平面参数；其中，是永磁同步电机在虚拟阻尼绕组作用下的定子轴电压，是永磁同步电机在虚拟阻尼绕组作用下的定子轴电压，是永磁同步电机的定子轴电流，是永磁同步电机的定子轴电流，是定子电阻，是定子轴电感，是定子轴电感，是电角速度，是转子永磁体磁链；是虚拟阻尼绕组的轴绕组参数，是虚拟阻尼绕组的轴绕组参数，虚拟阻尼绕组的绕组参数基于等效电压方程根据永磁同步电机的阻尼特性设计需求拟合得到。r/>[0004]其进一步的技术方案为，永磁同步电机为面贴式永磁同步电机且，永磁同
步电机的阻尼特性设计需求指示永磁同步电机的特征方程的两个特征根的阻尼比均在0.7的误差范围内，则在虚拟阻尼绕组的轴绕组参数和轴绕组参数相同的基础上拟合得到，。
[0005]其进一步的技术方案为，该方法还包括：电压方程在虚拟阻尼绕组的轴绕组参数和轴绕组参数相同的基础上得到永磁同步电机在虚拟阻尼绕组作用下的复矢量模型，并构建得到特征方程；令使得特征方程的两个特征根的阻尼比均在0.7的误差范围内，在特征方程的两个特征根相等的基础上拟合得到和。
[0006]其进一步的技术方案为，得到复矢量模型并构建得到特征方程的方法包括：确定永磁同步电机不受到虚拟阻尼绕组的作用时在坐标系下的第一电压方程为，是永磁同步电机不受到虚拟阻尼绕组的作用时的定子轴电压，是永磁同步电机不受到虚拟阻尼绕组的作用时的定子轴电压；采用复矢量分析方法定义和，将第一电压方程改写为；设定且使得满足虚拟阻尼绕组的轴绕组参数和轴绕组参数相同的条件，确定表征虚拟阻尼绕组的作用的项写为；根据和确定永磁同步电机在虚拟阻尼绕组作用下的复矢量模型为，其中，，；根据复矢量模型构建得到的特征方程为，在设计误差范围内令定子电阻得到简化后的特征方程为；则将代入简化后的特征方程中得到，并结合的条件转换得到，在特征方程的两个特征根相等为的条件下得到
，。
[0007]其进一步的技术方案为，永磁同步电机为内置式永磁同步电机，永磁同步电机的阻尼特性设计需求指示永磁同步电机的特征方程的四个特征根的阻尼比均在0.7的误差范围内且非共轭的一对根是重根，则拟合得到。
[0008]其进一步的技术方案为，该方法还包括：基于等效电压方程得到永磁同步电机在虚拟阻尼绕组作用下的特征方程；令特征方程的重根为使得特征方程的两个特征根的阻尼比均在0.7的误差范围内，在特征方程的重根相等的基础上拟合得到。
[0009]其进一步的技术方案为，永磁同步电机在虚拟阻尼绕组作用下的等效电压方程写为，其中，；转换得到，在设计误差范围内令定子电阻得到特征方程为，其中，，，，，，；将重根为代入特征方程中得到实部方程和虚部方程分别为，由实部方程和虚部方程分别有一对重根且相等的条件，结合特征方程的重根相等且的条件，求得。
[0010]其进一步的技术方案为，该方法还包括：在电机参数保持不变的情况下，确定永磁同步电机在不受到虚拟阻尼绕组的作用时在坐标系下的第一电压方程，以及确定永磁同步电机在转子上设置物理阻尼条时在坐标系下的第二电压方程；令第一电压方程和第二电压方程中轴定子磁链相同，转换得到等效电压方程。
[0011]其进一步的技术方案为，第一电压方程为
，第二电压方程为，其中，是永磁同步电机不受到虚拟阻尼绕组的作用时的定子轴电压，是永磁同步电机不受到虚拟阻尼绕组的作用时的定子轴电压，是永磁同步电机的转子上设置有物理阻尼条时的定子轴电流，是永磁同步电机的转子上设置有物理阻尼条时的定子轴电流；分别是永磁同步电机的转子上设置有物理阻尼条时的轴真实阻尼绕组的电流、电阻、自感和互感，是永磁同步电机的转子上设置有物理阻尼条时的轴真实阻尼绕组的电流、电阻、自感和互感；令使得第一电压方程和第二电压方程中轴定子磁链相同，得到等效电压方程，且有，、、。
[0012]其进一步的技术方案为，转子上不设置物理阻尼条的永磁同步电机在虚拟阻尼绕组作用下的电磁转矩方程为，是永磁同步电机的极对数。
[0013]本专利技术的有益技术效果是：本申请公开了一种永磁同步电机的基于虚拟阻尼绕组的电机控制方法，该方法改
进得到含虚拟阻尼绕组的作用项的永磁同步电机的等效电压方程，从而可以通过虚拟阻尼绕组的控制方法模拟物理阻尼条的作用，从而可以在不影响永磁同步电机的转矩密度的前提下，保持阻尼条的抑制振荡和抗扰动能力，从而达到了提高电机的阻尼特性、降低振荡的幅值、提高系统的响应速度的效果。
[0014]另外，虚拟阻尼绕组相比于真实的物理阻尼条来说，可以不受转子上空间、散热等因素的影响，且参数选择更加自由，从而可以达到更好的效果。
附图说明
[0015]图1是含虚拟阻尼绕组的永磁同步电机的等效电压方程的控制框图。
[0016]图2是含虚拟阻尼绕组的面贴式永磁同步电机的复矢量模型。
[0017]图3是一个仿真实例中含虚拟阻尼绕组的永磁同步电机仿真模型与含物理阻尼条的永磁同步电机仿真模型的相重合的轴定子磁链波形图。
[0018]图4是一个仿真实例中含虚拟阻尼绕组的永磁同步电机仿真模型与含物理阻尼条的永磁同步电机仿真模型的相重合的轴定子磁链波形图。
[0019]图5是一个仿真实例中含虚拟阻尼绕组的永磁同步电机仿真模型与含物理阻尼条的永磁同步电机仿真模型的电磁转矩的波形对比图。
[0020]图6是一个仿真实例中，含虚拟阻尼绕组的永磁同步电机仿真模型、含物理阻尼条的永磁同步电机仿真模型，以及不含物理阻尼条且不含虚拟阻尼绕组的永磁同步电机仿真模型的电磁转矩的波形对比图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。
[0022]本申请公开了一种永磁同步电机的基于虚拟阻尼绕组的电机控制方法，该方法提出虚拟阻尼绕组的概念，即在电机控制器中建立等效的虚拟阻尼绕组模拟转子上真实的物理阻尼条的作用，与物理阻尼条相比，虚拟阻尼绕组可以保持物理阻尼条的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机的基于虚拟阻尼绕组的电机控制方法，其特征在于，所述方法包括：通过虚拟阻尼绕组模拟物理阻尼条的作用，构建转子上不设置物理阻尼条的永磁同步电机在坐标系下的等效电压方程为：；基于所述等效电压方程控制所述永磁同步电机，所述等效电压方程中的和表征虚拟阻尼绕组的作用，为平面参数；其中，是所述永磁同步电机在虚拟阻尼绕组作用下的定子轴电压，是所述永磁同步电机在虚拟阻尼绕组作用下的定子轴电压，是所述永磁同步电机的定子轴电流，是所述永磁同步电机的定子轴电流，是定子电阻，是定子轴电感，是定子轴电感，是电角速度，是转子永磁体磁链；是所述虚拟阻尼绕组的轴绕组参数，是所述虚拟阻尼绕组的轴绕组参数，所述虚拟阻尼绕组的绕组参数基于所述等效电压方程根据所述永磁同步电机的阻尼特性设计需求拟合得到。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述永磁同步电机为面贴式永磁同步电机且，所述永磁同步电机的阻尼特性设计需求指示所述永磁同步电机的特征方程的两个特征根的阻尼比均在0.7的误差范围内，则在所述虚拟阻尼绕组的轴绕组参数和轴绕组参数相同的基础上拟合得到，。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述等效电压方程在所述虚拟阻尼绕组的轴绕组参数和轴绕组参数相同的基础上得到所述永磁同步电机在虚拟阻尼绕组作用下的复矢量模型，并构建得到特征方程；令使得特征方程的两个特征根的阻尼比均在0.7的误差范围内，在特征方程的两个特征根相等的基础上拟合得到和。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，得到所述复矢量模型并构建得到特征方程的方法包括：确定所述永磁同步电机不受到虚拟阻尼绕组的作用时在坐标系下的第一电压方程
为，是所述永磁同步电机不受到虚拟阻尼绕组的作用时的定子轴电压，是所述永磁同步电机不受到虚拟阻尼绕组的作用时的定子轴电压；采用复矢量分析方法定义和，将所述第一电压方程改写为；设定且使得满足所述虚拟阻尼绕组的轴绕组参数和轴绕组参数相同的条件，确定表征虚拟阻尼绕组的作用的项写为；根据和确定所述永磁同步电机在虚拟阻尼绕组作用下的复矢量模型为，其中，，；根据所述复矢量模型构建得到的特征方程为，在设计误差范围内令定子电阻得到简化后的特征方程为；则将代入简化后的特征方程中得到，并结合的条件转换得...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈正言，蒋建国，
申请(专利权)人：无锡凌博电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：