基于SVPWM调制的永磁同步电机开环控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供的基于SVPWM调制的永磁同步电机开环控制方法及系统，对于每个给定的定子电源频率通过查找定子电压和定子电源频率的二维向量表来查找给定的定子电源频率对应的定子电压的幅值。该二维向量表是根据分段式压频比曲线预先设定的，即本发明专利技术提供的二维向量表中的定子电压和定子电源频率的比值不是一个常值，而且在不同的区间段是不同的。而现有技术中由于压频比是一个常值，所以当负载变化时，电机容易失步，导致系统过流。而本发明专利技术提供的方法中分段式的压频比可以保证电机适应负载的变化，降低电机的损耗，提高效率。恒功率区，引入了相位补偿控制，用调节后的相位实现弱磁可控，实现弱磁拓速。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及永磁同步电机控制
，特别涉及一种基于SVPWM调制的永磁同步电机开环控制方法及系统。
技术介绍
永磁同步电机(PMSM,Permanet Magnet Synchronous Motor)传动系统是指以PMSM为控制对象，通过调频调压方式控制PMSM的转速和转矩的一种新型传动系统。PMSM传动系统一般包括主回路、控制系统和PMSM。主回路主要包括直流母线、支撑电容，以及 由功率器件组成的逆变器；控制系统则是构筑在DSP或CPU等硬件平台上，运用电机控制理论的实时控制系统。控制系统通过控制主回路中的功率器件的通断以调节作用于电机的交流电压的幅值和频率，实现对电机转速和转矩的控制。现有技术中对PMSM采用异步调制和开环控制。首先介绍PWM调制，PWM调制希望输出的波形为调制信号，接受调制的信号为载波信号。载波信号频率和调制信号频率之比为载波比N。载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。在异步调制方式中，通常保持载波频率固定不变。开环控制是一种时域内的标量控制，其基本原理是保持气隙磁链幅值恒定。根据电机学原理，电机的同步转速是由电源频率和电机极对数决定的，如公式(I)

【技术保护点】
一种基于SVPWM的永磁同步电机开环控制方法，其特征在于，包括以下步骤：由分段式压频比曲线生成定子电压us和定子电源频率组成的二维向量表；由给定定子电源频率fs通过查找所述二维向量表获得给定定子电源频率fs对应的定子电压us的幅值；由给定定子电源频率fs计算定子电压的相位α(k+1)＝α(k)+2πfsTs；其中，k+1表示当前时刻，k表示上一时刻；初始时刻时α(k)为0；采集永磁同步电机的转速和定子电流，计算定子电压的反馈值将所述定子电压的反馈值与给定的电压极限值Usmax进行比较，由比较结果进行电压同步PI调节，获得调节的相位差Δα；由所述定子电压的相位α和所述相位差Δα获得调节后的相位α′，α′＝α？Δα；由uα=us·cos(α′(k+1))uβ=us·sin(α′(k+1))获得SVPWM调制所需的uα，uβ；由uα，uβ进行SVPWM调制，输出PWM脉冲给逆变器。FDA0000069995830000011.tif,FDA0000069995830000012.tif...

【技术特征摘要】
1.一种基于SVPWM的永磁同步电机开环控制方法，其特征在于，包括以下步骤 由分段式压频比曲线生成定子电压Us和定子电源频率组成的二维向量表； 由给定定子电源频率fs通过查找所述二维向量表获得给定定子电源频率fs对应的定子电压Us的幅值； 由给定定子电源频率fs计算定子电压的相位a (k+1) = a (k)+2JifsTs ;其中，k+1表示当前时刻，k表示上一时刻；初始时刻时a (k)为O ; 采集永磁同步电机的转速和定子电流，计算定子电压的反馈值将所述定子电压的反馈值<与给定的电压极限值Usmax进行比较，由比较结果进行电压同步PI调节，获得调节的相位差Λ α ； 由所述定子电压的相位α和所述相位差△ α获得调节后的相位α '，a '=α - Δ α ； Ufy=U- cos(6ir \k +1))] 由.,，〃 im获得SVPWM调制所需的ua，U0 ; Up=Us- sin(a \k + 1)) I 由ua，ue进行SVPWM调制，输出PWM脉冲给逆变器。2.根据权利要求I所述的基于SVPWM的永磁同步电机开环控制方法，其特征在于，所述采集永磁同步电机的转速和定子电流，计算定子电压的反馈值<;具体通过以下公式计算 us = ^eLqIq)2 + (O)eLJd + WeWf)2 其中，id、iq分别为定子电流在d轴和q轴上的分量；id、iq为通过采集永磁同步电机的定子电流得到的；Ld、Lq分别为直轴同步电感和交轴同步电感，是已知量；Vf为电机磁链，是已知量；ωε为电机电角速度，ωε = ηρωΓ ;ηρ为电机极对数，为电机机械角速度，是通过采集永磁同步电机的转速得到的。3.根据权利要求I所述的基于SVPWM的永磁同步电机开环控制方法，其特征在于，所述由分段式压频比曲线生成定子电压Us和定子电源频率组成的二维向量表，具体为 所述给定定子电源频率4在设定的低频段以内时，定子电压取值相同计算公式如下us =^d .R + HLq.iqf +(R.iq +Ld ■ +\0π·ψ )2 ； 所述给定定子电源频率4在设定的中高频段以内时，定子电压的计算公式如下us = qf +、①从 + 0)eWf)2 ； 其中，id、iq分别为定子电流在d轴和q轴上的分量；R为定子电阻；Vf为电机磁链，是已知量；Ld、Lq分别为直轴同步电感和交轴同步电感，是已知量；Vf为电机磁链，是已知量；为电机电角速度，= IipG^ ;ηρ为电机极对数，为电机机械角速度，是通过采集永磁同步电机的转速得到的； id、i,应用最大转矩电流比原则获得，具体通过以下方程组获得 . Wf \ Wf I', .2 >-2(Lq—Ld) f_2(Lq-Ld)\、 TL=l.5np(x//fiq + (Ld -Lq)idiq) Υ是电机转矩是已知量。4.根据权利要求I所述的基于SVPWM的永磁同步电机开环控制方法，其特征在于，由ua,U0进行SVPWM调制，具体为 当所述给定定子电源频率fs在设定的低频段以内时，所述SVPWM采用异步调制； 当所述给定定子电源频率fs在设定的中高频段以内时，所述SVPWM采用同步调制。5.根据权利要求3或4所述的基于SVPWM的永磁同步电机开环控制方法，其特征在于， 所述低频段指的是fs ( 5Hz ;所述中高频段指的是fs > 5Hz。6.一种基于SVPWM的永磁同步电机开环控制系统，其特征在于，包括 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯江华，刘可安，何亚屏，许峻峰，文宇良，张朝阳，刘雄，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：