一种IPM电机的控制方法及相关组件技术

本发明专利技术公开了一种IPM电机的控制方法及相关组件，涉及电机控制领域，获取IPM电机的弱磁控制输入参数及目标转矩，基于该弱磁控制输入参数、预设弱磁控制策略及预计算的MTPA曲线和MTPV曲线，确定与目标d轴电流对应的d轴控制信号及与目标q轴电流对应的q轴控制信号，以便IPM电机基于d轴控制信号及q轴控制信号在弱磁区域和MTPV曲线上进行弱磁调速，而使IPM电机的转矩达到目标转矩。该方案无需预先设计大量的表，而是基于预设弱磁控制策略灵活控制，利用参数法在考虑到磁路饱和的情况下使得IPM电机在整个理论工作范围内稳定可靠地运行，实现了高速下IPM电机的稳定弱磁控制。了高速下IPM电机的稳定弱磁控制。了高速下IPM电机的稳定弱磁控制。

【技术实现步骤摘要】
一种IPM电机的控制方法及相关组件


[0001]本专利技术涉及电机控制
，特别是涉及一种IPM电机的控制方法及相关组件。

技术介绍

[0002]目前，基于降本提速等方面的需求，越来越多的伺服电机采用转子内嵌永磁体结构设计，这类电机可称作IPM电机(Interior Permanent Magnet，内置式永磁)；IPM电机具有高功率密度及宽调速范围等优点，已广泛应用于如电动汽车驱动等多种电驱动场合。
[0003]现有技术中，对于IPM电机的控制方式主要采用如下方式：通过查表的方式进行控制，即预先设计多个表，各个表中记载了某转矩下对应的d轴电流值及q轴电流值，进而得到对应的电流控制指令，且这些表的总个数通常较多，占据存储空间大。该方式对于电动汽车这种驱动器和IPM电机一一匹配的场合是适用的，但是，一旦IPM电机进行更换，或者对于通用伺服场景，即一个驱动器需要匹配多种电机的场合，依靠该查表的方式则每次都需要重新建表再进行存储，这是很难实现的，非常不利于实际应用；且该方式中无法避免因电机参数变化引起的控制误差，在高速弱磁区的控制效果并不好，稳定性不足；另外，传统的IPM电机控制方式中，没有考虑到磁路饱和问题，使得转矩控制精度较差。
[0004]因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种IPM电机的控制方法及相关组件，基于预设弱磁控制策略灵活控制，免去了查表的种种弊端，且该策略基于预先建立好的磁路饱和模型及该IPM电机的电机参数设计确定，在面临IPM电机更换或者通用伺服场景时，只需确定对应的电机参数，结合考虑到磁路饱和情况的磁路饱和模型确定该电机的预设弱磁控制策略，也即利用参数法在考虑到磁路饱和的情况下使得IPM电机在整个理论工作范围内稳定可靠地运行，实现了高速下IPM电机的稳定弱磁控制。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种IPM电机的控制方法，包括：
[0007]获取所述IPM电机的弱磁控制输入参数及目标转矩；
[0008]基于所述弱磁控制输入参数、预设弱磁控制策略及预计算的MTPA曲线和MTPV曲线，确定与目标d轴电流对应的d轴控制信号及与目标q轴电流对应的q轴控制信号，以便所述IPM电机基于所述d轴控制信号及所述q轴控制信号在弱磁区域和所述MTPV曲线上进行弱磁调速，而使所述IPM电机的转矩达到所述目标转矩；
[0009]其中，所述预设弱磁控制策略基于预先建立好的磁路饱和模型及所述IPM电机的电机参数确定。
[0010]优选的，所述弱磁控制输入参数包括所述IPM电机的电角速度、母线电压、弱磁电压利用率及电流环输出电压限幅前的相电压矢量模；
[0011]基于所述弱磁控制输入参数、预设弱磁控制策略及预计算的MTPA曲线和MTPV曲
线，确定与目标d轴电流对应的d轴控制信号及与目标q轴电流对应的q轴控制信号的步骤，包括：
[0012]根据所述母线电压及所述弱磁电压利用率确定参考输出相电压；
[0013]基于所述参考输出相电压、所述电角速度及所述目标转矩，确定参考转矩；
[0014]根据所述参考输出相电压及所述相电压矢量模，确定待限幅d轴输出电流；
[0015]基于所述参考输出相电压、所述电角速度及所述MTPV曲线确定d轴电流下限值；
[0016]根据所述MTPA曲线确定所述参考转矩对应的d轴电流上限值；
[0017]基于所述d轴电流下限值及所述d轴电流上限值，对所述待限幅d轴输出电流进行限幅处理，以得到目标d轴电流，进而得到与所述目标d轴电流对应的d轴控制信号；
[0018]根据所述待限幅d轴输出电流及所述d轴电流下限值确定q轴电流修正值；
[0019]基于所述目标d轴电流、所述参考转矩、所述q轴电流修正值、所述磁路饱和模型及所述电机参数，确定目标q轴电流，进而得到与所述目标q轴电流对应的q轴控制信号。
[0020]优选的，所述电机参数为预存的不同q轴电流下的转子永磁磁链、d轴电感及q轴电感；
[0021]基于所述目标d轴电流、所述参考转矩、所述q轴电流修正值、所述磁路饱和模型及所述电机参数，确定目标q轴电流，包括：
[0022]根据所述目标d轴电流、所述参考转矩、所述磁路饱和模型中的转矩关系式及所述电机参数，确定待修正q轴电流；
[0023]所述转矩关系式为：
[0024]T＝1.5N
p
(φ(I
q
)+(L
d
(I
q
)
‑
L
q
(I
q
))I
d
)I
q
[0025]其中，N
p
为所述IPM电机的极对数，I
q
为所述待修正q轴电流，φ(I
q
)为与所述I
q
对应的转子永磁磁链，L
d
(I
q
)为与所述I
q
对应的d轴电感，L
q
(I
q
)为与所述I
q
对应的q轴电感，T为所述参考转矩，I
d
为所述目标d轴电流；
[0026]确定所述待修正q轴电流与所述q轴电流修正值的和为目标q轴电流。
[0027]优选的，基于所述参考输出相电压、所述电角速度及所述目标转矩，确定参考转矩，包括：
[0028]利用所述参考输出相电压除以所述电角速度，以确定电压转速比；
[0029]确定所述电压转速比对应的最大输出转矩；
[0030]基于所述最大输出转矩对所述目标转矩进行限幅处理，以确定参考转矩。
[0031]优选的，根据所述参考输出相电压及所述相电压矢量模，确定待限幅d轴输出电流，包括：
[0032]基于所述参考输出相电压、所述相电压矢量模及预设比例积分调节策略，确定调节输出值；
[0033]确定所述调节输出值为待限幅d轴输出电流。
[0034]优选的，在确定所述调节输出值之后，还包括：
[0035]利用所述参考输出相电压除以所述电角速度，以确定电压转速比；
[0036]根据所述电压转速比及所述参考转矩，确定d轴电流前馈值；
[0037]确定所述调节输出值为待限幅d轴输出电流，包括：
[0038]确定所述调节输出值与所述d轴电流前馈值的和为待限幅d轴输出电流。
[0039]优选的，根据所述待限幅d轴输出电流及所述d轴电流下限值确定q轴电流修正值，包括：
[0040]确定所述待限幅d轴输出电流与所述d轴电流下限值的差值；
[0041]判断所述差值是否不小于0；
[0042]若是，确定q轴电流修正值为0；
[0043]若否，确定所述q轴电流修正值为所述差值。
[0044]优选的，所述电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IPM电机的控制方法，其特征在于，包括：获取所述IPM电机的弱磁控制输入参数及目标转矩；基于所述弱磁控制输入参数、预设弱磁控制策略及预计算的MTPA曲线和MTPV曲线，确定与目标d轴电流对应的d轴控制信号及与目标q轴电流对应的q轴控制信号，以便所述IPM电机基于所述d轴控制信号及所述q轴控制信号在弱磁区域和所述MTPV曲线上进行弱磁调速，而使所述IPM电机的转矩达到所述目标转矩；其中，所述预设弱磁控制策略基于预先建立好的磁路饱和模型及所述IPM电机的电机参数确定。2.如权利要求1所述的IPM电机的控制方法，其特征在于，所述弱磁控制输入参数包括所述IPM电机的电角速度、母线电压、弱磁电压利用率及电流环输出电压限幅前的相电压矢量模；基于所述弱磁控制输入参数、预设弱磁控制策略及预计算的MTPA曲线和MTPV曲线，确定与目标d轴电流对应的d轴控制信号及与目标q轴电流对应的q轴控制信号的步骤，包括：根据所述母线电压及所述弱磁电压利用率确定参考输出相电压；基于所述参考输出相电压、所述电角速度及所述目标转矩，确定参考转矩；根据所述参考输出相电压及所述相电压矢量模，确定待限幅d轴输出电流；基于所述参考输出相电压、所述电角速度及所述MTPV曲线确定d轴电流下限值；根据所述MTPA曲线确定所述参考转矩对应的d轴电流上限值；基于所述d轴电流下限值及所述d轴电流上限值，对所述待限幅d轴输出电流进行限幅处理，以得到目标d轴电流，进而得到与所述目标d轴电流对应的d轴控制信号；根据所述待限幅d轴输出电流及所述d轴电流下限值确定q轴电流修正值；基于所述目标d轴电流、所述参考转矩、所述q轴电流修正值、所述磁路饱和模型及所述电机参数，确定目标q轴电流，进而得到与所述目标q轴电流对应的q轴控制信号。3.如权利要求2所述的IPM电机的控制方法，其特征在于，所述电机参数为预存的不同q轴电流下的转子永磁磁链、d轴电感及q轴电感；基于所述目标d轴电流、所述参考转矩、所述q轴电流修正值、所述磁路饱和模型及所述电机参数，确定目标q轴电流，包括：根据所述目标d轴电流、所述参考转矩、所述磁路饱和模型中的转矩关系式及所述电机参数，确定待修正q轴电流；所述转矩关系式为：T＝1.5N
p
(φ(I
q
)+(L
d
(I
q
)
‑
L
q
(I
q
))I
d
)I
q
其中，N
p
为所述IPM电机的极对数，I
q
为所述待修正q轴电流，φ(I
q
)为与所述I
q
对应的转子永磁磁链，L
d
(I
q
)为与所述I
q
对应的d轴电感，L
q
(I
q
)为与所述I
q
对应的q轴电感，T为所述参考转矩，I
d
为所述目标d轴电流；确定所述待修正q轴电流与所述q轴电流修正值的和为目标q轴电流。4.如权利要求2所述的IPM电机的控制方法，其特征在于，基于所述参考输出相电压、所述电角速度及所述目标转矩，确定参考转矩，包括：利用所述参考输出相电压除以所述电角速...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵力平，
申请(专利权)人：上海英威腾工业技术有限公司，
类型：发明
国别省市：