基于内埋式PMSM扭矩提升算法制造技术

基于内埋式PMSM扭矩提升算法，属于电机弱磁控制方法领域，是针对降低永磁同步电动机的反应电动势，通过弱磁控制增加高速时电机的转矩输出能力的问题所提出，包括通过电流传感器读取两相电流i

【技术实现步骤摘要】
基于内埋式PMSM扭矩提升算法


[0001]本专利技术涉及电机弱磁控制方法领域，特别是涉及基于内埋式PMSM扭矩提升算法。

技术介绍

[0002]随着消费者对于电动交通工具的表现的期望越来越高，电力推动系统将会很大程度上依赖于高性能表现的电机。采用高能量的永磁体作为激励机制，使永磁同步电机PMSM在设计上达到高能量密度，高速度和高运行效率。
[0003]由于永磁同步电动机自身具有比感应电动机更为优越的性能，而且其d、q变换算法相对简单，电机转子磁极的位置易于检测，因此交流调速的矢量控制理论在永磁同步电动机的控制领域也得到了同样的重视。与此同时，对永磁同步电动机的调速控制性能也提出了更高的要求，高性能的永磁同步电动机调速系统除了要有良好的转矩控制性能外，还应具有较宽的调速范围。随着永磁同步电动机转矩的增加，电机定子绕组的反应电动势必然升高，当反电动势达到电机的额定电压或是逆变器的直流侧电压时，电机的输入电流将不能跟踪控制器的输出给定电流，引起电机的输出转矩降低。
[0004]此时，要设法降低永磁同步电动机的反应电动势，通过弱磁控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于内埋式PMSM扭矩提升算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、通过电流传感器读取两相电流i
a
和i
b
，经过Clark变换将其从三相静止坐标系转换成两相静止坐标系i
α
和i
β
；步骤S2、将步骤S1中求得的两相静止坐标系i
α
和i
β
与转子位置θ结合，经过Park变换从两相静止坐标系转换到两相旋转坐标系i
ds
和i
qs
；步骤S3、转子速度/位置反馈环节将测量的转子角速度ω
r
与参考角速度ω
r1
进行比较，并通过PI调节环节产生交轴给定电流i
q1
，直轴给定电流i
d1
；步骤S4、将步骤S3中求得的交轴给定电流i
q1
、直轴给定电流i
d1
与实际反馈的交轴电流i
qs
、直轴电流i
ds
进行作差比较，取直轴给定电流i
d1
为0；再经过PI调节环节转化为交轴参考电压v
qs
、直轴参考电压v
ds
；步骤S5、将步骤S4中求得的交轴参考电压v
qs
、直轴参考电压v
ds
与检测到的转子位置θ相结合进行反Park变化，变换为两相静止坐标系的电压v
α
和v
β
；步骤S6、将步骤S5中求得的两相静止坐标系的电压v
α
和v
β
通过SVPWM算法模块调制为六路开关信号从而控制三相逆变器的开关与通断，实现永磁同步电机弱磁控制。2.根据权利要求1所述的基于内埋式PMSM扭矩提升算法，其特征在于，所述步骤S1，通过电流传感器读取两相电流i
a
和i
b
，经过Clark变换将其从三相静止坐标系转换成两相静止坐标系i
α
和i
β
的方法如下：通过电流采集模块采集两相电流计算出三相电流i
a
，i
b
，i
c
，再通过Clark变换计算出两相静止坐标系i
α
和i
β
；两相静止坐标系i
α
和i
β
求解公式如下：i
α
＝(i
a
‑
0.5(i
b
+i
c
))*2/3
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)i
β
＝1.732/2(i
b
‑
i
c
)*2/3
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)。3.根据权利要求1所述的基于内埋式PMSM扭矩提升算法，其特征在于，所述步骤S2，将步骤S1中求得的两相静止坐标系i
α
和i
β
与转子位置θ结合，经过Park变换从两相静止坐标系转换到两相旋转坐标系i
ds
和i
qs
的公式如下：I
ds
＝i
α
*cosθ+i
β
*sinθ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)I
qs
＝
‑
i
α
*sinθ+i
β
*cosθ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)。4.根据权利要求1所述的基于内埋式PMSM扭矩提升算法，其特征在于，所述步骤S4，将步骤S3中求得的交轴给定电流i
q1
、直轴给定电流i
d1
与实际反馈的交轴电流i
qs
、直轴电流i
ds
进行作差比较，取直轴给定电流i
d1
为0；再经过PI调节环节转化为交轴参考电压v
qs
、直轴参考电压v
ds
的方法如下：交轴给定电流i
q1
，直轴给定电流i
d1
与实际反馈的交轴电流i
qs
、直轴电流i
ds
进行作差比较，分别在q轴和d轴方向产生了交叉耦合电动势，采用常规的pi调解环节并结合前馈解耦控制方法求得d、q轴电压；d、q轴前馈解耦公式如下：
式(5)中，v
d
为d轴的端电压，v
q
为q轴的端电压，K
pd
为PI调解器的比例增益，K
pq
为PI调解器的比例增益，K
id
为PI控制器的积分增益，K
iq
为PI控制器的积分增益，ω
e
是转速，L
d
为d轴的定子电感，L
q
为q轴的定子电感，i
d
为d轴的电枢电流，i
q
为q轴的电枢电流；PMSM数学模型和所有的变量单位统一，同时在d、q转子参考系中建立d轴为直轴，q轴为交轴，定子电压等式在转子参考系中公式如下：式(6)中，R
s
为定子电阻，ω
r
为每单位的角速度，p为导数算子，Ψ
f
为永磁体磁链；为了防止电机运行失控，将电流和电压限制在最大电流和最大电压范围内，电流和电压表示如下：压表示如下：式(7)、式(8)中，i
lim
为PMSM的最大电流，u
lim
为PMSM直流侧最大电压，电压和电流限制电机驱动系统的额定转矩下最大速度和电机驱动系统的最大转矩产生能力；基于PMSM模型确定弱磁运行方式：永磁同步电机由永磁体产生主磁场，增加d轴去磁分量削弱主磁场提升扭矩；依据式(6)至(8)忽略定子电阻，稳态电压约束公式如下：电磁转矩T
e
公式如下：T
e
＝n
p
i
q
[Ψ
f
+(L
d
‑
L
d
)i
d
]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)式(10)中n
p
为极对数；转子的转速能公式如下：式(11)中，T
l
为外部负载转矩，B为电机和负载的粘性摩擦系数，ω为电机角速度，J为转动惯量；采用的控制方法包括：当电机角速度ω
r
＜ω
r1
时定义为区间一，当电机的角速度ω
r1
≤ω
r
≤ω
r2
时定义为区间二，当电机角速度ω
r2
≤ω
r
时定义为...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝涛，张凯，石晓东，李彬，
申请(专利权)人：祝涛，
类型：发明
国别省市：