一种双余度永磁同步电机控制系统的电流均衡控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种双余度永磁同步电机控制系统的电流均衡控制方法，方法包括：检测双余度永磁同步电机的当前实际转速，并基于当前实际转速和给定转速得到转速外环输出值；检测双余度永磁同步电机的三相电流，并基于当前实际三相电流变换得到两个余度的d轴电流和q轴电流；将q轴电流和电流外环输出值输入最大电流均衡模块,得到q轴给定电流；将q轴给定电流输入滑模控制器得到q轴误差补偿电压差；基于q轴电流和q轴误差补偿电压差得到q轴输出电压；基于d轴电流得到d轴输出电压；基于q轴输出电压和d轴输出电压控制双余度永磁同步电机，减少了电流均衡过程所需时间，增强了系统的稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种双余度永磁同步电机控制系统的电流均衡控制方法


[0001]本专利技术属于电机
，具体涉及一种同步电机控制系统的电流均衡控制方法。

技术介绍

[0002]双余度永磁同步电动机因其结构简单、效率高、可靠性高而被广泛应用于航空航天和军事领域。双冗余电机绕组通常同时工作。在这种情况下，电机的转矩脉动小于单绕组工作条件下的转矩脉动。更重要的是，当两组绕组中的电流值相同时，电机的扭矩大约是每个绕组中的2倍。双冗余工作可以同时降低电机的机械和电气常数，提高系统的动态性能。然而，考虑到特殊的电机结构，有许多因素，如两个三相绕组的不平衡电源电压、内阻和电感的差异，导致两组绕组中的电流不同。当双余度电机开启时，如果两组绕组电流不同，导致加热不均匀，可能会损坏长期运行的绝缘。因此，为了抑制电流不平衡的不良影响，实现高性能的驱动控制，有必要采用有效的策略来控制双余度永磁同步电机的电流平衡。
[0003]目前国内外学者采用不同的方法对双余度永磁同步电机控制系统进行研究，传统得电流均衡方法一般采用平均电流均衡法，该方法简单直接，但电流平衡过程较慢，动态响应较差。论文“The Current Balance Realization of Dual
‑
Redundancy PMSM based on the Sliding Mode Error Compensation”提出了一种最大电流均衡法，该方法提高了电流响应速度，具有较好的动态性能。但该方法由于给定电流不断变化，使得系统稳定性较差，当有扰动存在时，输出电流很容易产生较大波动，影响正常工作。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：传统的电流均衡控制方式速度环的输出被平分为两部分，分别作为两个余度的q轴电流环的给定，电流平衡过程缓慢，动态响应较差，无法满足对快速性要求较高的系统。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种双余度永磁同步电机控制系统的电流均衡控制方法，方法包括：检测双余度永磁同步电机的当前实际转速，并基于当前实际转速和给定转速得到转速外环输出值；检测双余度永磁同步电机的三相电流，并基于当前实际三相电流变换得到两个余度的d轴电流和q轴电流；将q轴电流和电流外环输出值输入最大电流均衡模块,得到q轴给定电流；将q轴给定电流输入滑模控制器得到q轴误差补偿电压差；基于q轴电流和q轴误差补偿电压差得到q轴输出电压；基于d轴电流得到d轴输出电压；基于q轴输出电压和d轴输出电压控制双余度永磁同步电机，减少了电流均衡过程所需时间，增强了系统的稳定性。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：
[0007]步骤1：双余度永磁同步电机采用转速环和电流环双闭环控制系统，外环为转速环，内环为电流环；
[0008]检测双余度永磁同步电机的当前实际转速，并基于当前实际转速和给定转速得到
转速外环输出值iq；
[0009]检测双余度永磁同步电机的三相电流,并基于当前三相电流变换得到两个余度的d轴电流i
d1
、i
d2
和q轴电流i
q1
、i
q2
；
[0010]步骤2：将q轴电流i
q1
、i
q2
和电流外环输出值输入最大电流均衡模块，得到q轴给定电流
[0011]所述最大电流均衡模块完成如下功能：
[0012]将q轴电流i
q1
、i
q2
比较获取较大值；
[0013]将较大值与转速外环输出值iq相加得到相加值；
[0014]将相加值分别减去q轴电流i
q1
、i
q2
得到q轴给定电流
[0015]步骤3：将q轴电流i
q1
、i
q2
输入滑模控制器得到q轴误差补偿电压差
△
U
q
；
[0016]步骤4：基于q轴给定电流q轴电流i
q1
、i
q2
和q轴误差补偿电压
△
U
q
得到q轴输出电压U
q1
、U
q2
；
[0017]基于d轴电流i
d1
、i
d2
得到d轴输出电压U
d1
、U
d2
；
[0018]步骤5：基于q轴输出电压U
q1
、U
q2
和d轴输出电压U
d1
、U
d2
控制双余度永磁同步电机；
[0019]优选地，所述双余度永磁同步电机的当前实际转速通过位移传感器或速度传感器检测。
[0020]优选地，所述位移传感器为旋转变压器，所述旋转变压器根据电机动子实时位移得到双余度永磁同步电机的当前实际转速。
[0021]优选地，所述检测双余度永磁同步电机的三相电流,并基于当前三相电流变换得到两个余度的d轴电流i
d1
、i
d2
和q轴电流i
q1
、i
q2
具体如下：
[0022]采用电流传感器检测双余度永磁同步电机当前的三相电流值；
[0023]三相电流值经过Clark变换得到α轴当前电流和β轴当前电流；
[0024]获取双余度永磁同步电机的动子位置，并得到动子的电角度；
[0025]基于动子的电角度对α轴当前电流和β轴当前电流进行Park变换得到两个余度的d轴电流i
d1
、i
d2
和q轴电流i
q1
、i
q2
。
[0026]优选地，所述电流传感器为霍尔检测元件。
[0027]优选地，所述步骤3将q轴电流i
q1
、i
q2
输入滑模控制器得到q轴误差补偿电压差
△
U
q
具体实现如下：
[0028]定义一余度电流环和二余度电流环中的q轴电流差值为γ，
[0029]γ＝i
q1
‑
i
q2
ꢀꢀ
(1)
[0030]将上式两边同时求导将q轴电流差值方程的变化律表示为:
[0031][0032]选择双余度q轴电流差值作为滑模控制器的输入，滑模控制器输出设定为q轴电压补偿
△
U
q
；积分滑模面表示为：
[0033][0034]其中，c表示定子电阻，τ表示时间常数；
[0035]将上式两边同时对时间取导数，并结合式(1)、(2)、(3)得
[0036][0037]其中，L
q1
、L
q2
分别表示双余度永磁同步电机中两个余度绕组的q轴电感，R
s
表示定子电阻，ω
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双余度永磁同步电机控制系统的电流均衡控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：双余度永磁同步电机采用转速环和电流环双闭环控制系统，外环为转速环，内环为电流环；检测双余度永磁同步电机的当前实际转速，并基于当前实际转速和给定转速得到转速外环输出值iq；检测双余度永磁同步电机的三相电流，并基于当前三相电流变换得到两个余度的d轴电流i
d1
、i
d2
和q轴电流i
q1
、i
q2
；步骤2：将q轴电流i
q1
、i
q2
和电流外环输出值输入最大电流均衡模块，得到q轴给定电流所述最大电流均衡模块完成如下功能：将q轴电流i
q1
、i
q2
比较获取较大值；将较大值与转速外环输出值iq相加得到相加值；将相加值分别减去q轴电流i
q1
、i
q2
得到q轴给定电流步骤3：将q轴电流i
q1
、i
q2
输入滑模控制器得到q轴误差补偿电压差ΔU
q
；步骤4：基于q轴给定电流q轴电流i
q1
、i
q2
和q轴误差补偿电压ΔU
q
得到q轴输出电压U
q1
、U
q2
；基于d轴电流i
d1
、i
d2
得到d轴输出电压U
d1
、U
d2
；步骤5：基于q轴输出电压U
q1
、U
q2
和d轴输出电压U
d1
、U
d2
控制双余度永磁同步电机。2.根据权利要求1所述的一种双余度永磁同步电机控制系统的电流均衡控制方法，其特征在于，所述双余度永磁同步电机的当前实际转速通过位移传感器或速度传感器检测。3.根据权利要求1所述的一种双余度永磁同步电机控制系统的电流均衡控制方法，其特征在于，所述位移传感器为旋转变压器，所述旋转变压器根据电机动子实时位移得到双余度永磁同步电机的当前实际转速。4.根据权利要求1所述的一种双余度永磁同步电机控制系统的电流均衡控制方法，其特征在于，所述检测双余度永磁同步电机的三相电流，并基于当前三相电流变换得到两个余度的d轴电流i
d1
、i
d2
和q轴电流i
q1
、i
q2
具体如下：采用电流传感器检测双余度永磁同步电机当前的三相电流值；三相电流值经过Clark变换得到α轴当前电流和β轴当前电流；获取双余度永磁同步电机的动子位置，并得到动子的电角度；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘景林，柳文豪，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：