一種改進(jìn)型前饋永磁同步電機(jī)弱磁方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種改進(jìn)型前饋永磁同步電機(jī)弱磁方法，其包括以下步驟:整車(chē)控制器發(fā)出扭矩請(qǐng)求T*,電機(jī)永磁磁鏈fai將扭矩請(qǐng)求T*變換為交軸電流iq1和直軸電流id1請(qǐng)求；將ib，ia、ib經(jīng)過(guò)標(biāo)幺化處理后進(jìn)入克拉克反變換和帕克反變換進(jìn)行矢量變換得到實(shí)時(shí)的交軸電流iq和直軸電流id；獲取誤差e1、交軸電壓uq*與直軸電流電流請(qǐng)求id3；通過(guò)調(diào)節(jié)器PI3獲取直軸電流請(qǐng)求id2，通過(guò)調(diào)節(jié)器PI2得到直軸電壓ud*；獲取得到各自功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，最后經(jīng)過(guò)逆變電路完成對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)MOTOR的電流輸入。本發(fā)明通能加快動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性防止深度弱磁時(shí)的電壓飽和，具有控制效率高，依賴電機(jī)參數(shù)少，算法調(diào)節(jié)器簡(jiǎn)單易行的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種改進(jìn)型前饋永磁同步電機(jī)弱磁方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及到電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種改進(jìn)型前饋永磁同步電機(jī)弱磁方法。
【背景技術(shù)】
[0002]永磁同步電機(jī)一般是在基速以下采用最大轉(zhuǎn)矩電流比(MTPA)控制方式和在基速以上采用弱磁控制方式以保證輸出最大功率。當(dāng)前的弱磁控制策略主要有2種:一種是在理論分析基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出轉(zhuǎn)速與直軸電流的關(guān)系，利用電機(jī)參數(shù)通過(guò)計(jì)算求出達(dá)到指定轉(zhuǎn)速所需的直軸電流id。該弱磁方式由于要進(jìn)行非線性計(jì)算難以保證響應(yīng)速度，且公式計(jì)算所受電機(jī)運(yùn)行時(shí)參數(shù)漂移影響較大，難以對(duì)參數(shù)變化進(jìn)行補(bǔ)償。第二種方法就是直流側(cè)電壓作為一反饋量用于電壓外環(huán)調(diào)節(jié)，從而減小直軸電流達(dá)到弱磁目的，該方法受電動(dòng)機(jī)參數(shù)影響較小，逆變器輸出電壓是直流側(cè)最大電壓，控制外環(huán)可保證電流調(diào)節(jié)器在任何工況下不會(huì)飽和，從而獲得較滿意的控制效果。但是該方法僅當(dāng)直流側(cè)電壓大于交直軸電流調(diào)節(jié)器輸出時(shí)調(diào)節(jié)直軸電流id，電壓環(huán)在系統(tǒng)上滯后于電流環(huán)無(wú)法滿足高速弱磁時(shí)的快速響應(yīng)，本申請(qǐng)?jiān)诘诙N，設(shè)計(jì)了 iq調(diào)節(jié)id的PID調(diào)節(jié)器，此方法能加快動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性防止深度弱磁時(shí)的電壓飽和，本申請(qǐng)具有控制效率高，依賴電機(jī)參數(shù)少，算法調(diào)節(jié)器簡(jiǎn)單易行的優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種改進(jìn)型前饋永磁同步電機(jī)弱磁方法，其包括以下步驟:
[0004]S1:整車(chē)控制器發(fā)出扭矩請(qǐng)求T*，將扭矩請(qǐng)求T*輸入電機(jī)控制器的最大轉(zhuǎn)矩電流比MTPA模塊，所述最大轉(zhuǎn)矩電流比MTPA模塊根據(jù)電機(jī)的交軸電感Iq直軸電感Id，電機(jī)永磁磁鏈fai將扭矩請(qǐng)求T*變換為交軸電流iql和直軸電流idl請(qǐng)求；
[0005]S2:在進(jìn)行SI的同時(shí)，單片機(jī)通過(guò)霍爾電流計(jì)采集逆變電路輸出的A相電流ia以及B相電流ib，ia、ib經(jīng)過(guò)標(biāo)么化處理后進(jìn)入克拉克反變換和帕克反變換進(jìn)行矢量變換得到實(shí)時(shí)的交軸電流iq和直軸電流id;
[0006]S3:將SI中得到的iql和S2中得到的iq送入加法器得到誤差eI ；
[0007]S4:將S3中得到的e I送入Q軸電流調(diào)節(jié)器P11得到交軸電壓uq*;
[0008]S5:在進(jìn)行S3的同時(shí)將el送入調(diào)節(jié)器PI4并得到直軸電流電流請(qǐng)求id3;
[0009]S6:將電機(jī)控制器允許輸出的最大電壓uref*和電機(jī)控制器輸出的合成電壓sqrt(Ud*~2+Uq*~2)做差得到誤差e3并經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器PI3得到直軸電流請(qǐng)求id2;
[0010]S7:S1得到idl和S5得到的id3以及S6得到的id2相加后與S2中的得到的直軸電流id做差得到誤差e2，將誤差e2送入調(diào)節(jié)器PI2得到直軸電壓ud*;
[0011]S8:將所述交軸電壓uq*和直軸電壓ud*送入電壓空間矢量脈沖調(diào)制得到各自功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，最后經(jīng)過(guò)逆變電路完成對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)MOTOR的電流輸入。
[0012]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0013]本發(fā)明通過(guò)負(fù)向磁鏈電流減弱永磁體磁鏈，該方法是基于直軸電流id和交軸電流iq所構(gòu)成的狀態(tài)空間，在滿足電流和電壓極限圓的基礎(chǔ)上，在傳統(tǒng)算法利用母線電壓過(guò)高調(diào)節(jié)id的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了 iq調(diào)節(jié)id的PID調(diào)節(jié)器，此方法能加快動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性防止深度弱磁時(shí)的電壓飽和。本申請(qǐng)具有控制效率高，依賴電機(jī)參數(shù)少，算法調(diào)節(jié)器簡(jiǎn)單易行的優(yōu)點(diǎn)。
[0014]當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的改進(jìn)型前饋永磁同步電機(jī)弱磁方法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種改進(jìn)型前饋永磁同步電機(jī)弱磁方法，其包括以下步驟:
[0019]S1:整車(chē)控制器發(fā)出扭矩請(qǐng)求T*，將扭矩請(qǐng)求T*輸入電機(jī)控制器的最大轉(zhuǎn)矩電流比MTPA模塊，所述最大轉(zhuǎn)矩電流比MTPA模塊根據(jù)電機(jī)的交軸電感Iq直軸電感Id，電機(jī)永磁磁鏈fai將扭矩請(qǐng)求T*變換為交軸電流iql和直軸電流idl請(qǐng)求；
[0020]S2:在進(jìn)行SI的同時(shí)，單片機(jī)通過(guò)霍爾電流計(jì)采集逆變電路輸出的A相電流ia以及B相電流ib，ia、ib經(jīng)過(guò)標(biāo)么化處理后進(jìn)入克拉克反變換和帕克反變換進(jìn)行矢量變換得到實(shí)時(shí)的交軸電流iq和直軸電流id;
[0021]S3:將SI中得到的iql和S2中得到的iq送入加法器得到誤差el;
[0022]S4:將S3中得到的el送入Q軸電流調(diào)節(jié)器PIl得到交軸電壓uq*;
[0023]S5:在進(jìn)行S3的同時(shí)將el送入調(diào)節(jié)器PI4并得到直軸電流電流請(qǐng)求id3;
[0024]S6:將電機(jī)控制器允許輸出的最大電壓uref*和電機(jī)控制器輸出的合成電壓sqrt(Ud*~2+Uq*~2)做差得到誤差e3并經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器PI3得到直軸電流請(qǐng)求id2;
[0025]S7:S1得到idl和S5得到的id3以及S6得到的id2相加后與S2中的得到的直軸電流id做差得到誤差e2，將誤差e2送入調(diào)節(jié)器PI2得到直軸電壓ud*;
[0026]S8:將所述交軸電壓uq*和直軸電壓ud*送入電壓空間矢量脈沖調(diào)制得到各自功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，最后經(jīng)過(guò)逆變電路完成對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)MOTOR的電流輸入。
[0027]本實(shí)施例中永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩公式T* = KX (fai + (ld-lq) X idl) X iql(其中K為電機(jī)常數(shù))Q軸電流調(diào)節(jié)器也稱作扭矩調(diào)節(jié)器因此要想獲得充足的動(dòng)力需求，原則上PIl調(diào)節(jié)器比例積分參數(shù)較本系統(tǒng)中的其他調(diào)節(jié)器大。
[0028]其中uref*為電機(jī)控制器允許輸出的最大電壓，受到電壓極限圓ud*~2+uq*~2< =ur ef* ~ 2的限制(ud*為電機(jī)控制器輸出的直軸電壓，uq*為電機(jī)控制器輸出的交軸電壓)電機(jī)控制器輸出的合成電壓sqrt(ud*~2+uq*~2)應(yīng)小于uref*，否則會(huì)造成逆變器飽和導(dǎo)致電機(jī)失控。
[0029]本發(fā)明實(shí)施例提供的基于電壓閉環(huán)的弱磁調(diào)節(jié)器PI3，當(dāng)電機(jī)控制器輸出的電壓891"1:(11(1*~2+叫*~2)大于11代;^時(shí)加法器輸出的誤差63小于0，63經(jīng)過(guò)弱磁調(diào)節(jié)器？13得到的弱磁電流id2負(fù)向增大，根據(jù)永磁同步電機(jī)電壓方程式，uq* = RX iq+wXfai+wX IdX id，ud* = R X id+w X IqX iq(R為電機(jī)定子電阻，Iq為交軸電感，Id為直軸電感，id為直軸電流，iq為交軸電流，fai為電機(jī)永磁磁鏈，w為電機(jī)角速度)，如果其他參數(shù)不變，id小于O且絕對(duì)值增大將促使ud*和uq*同時(shí)減小從而遠(yuǎn)離電機(jī)允許輸出的最大電壓uref*。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例中，改進(jìn)型的前饋調(diào)節(jié)器PI4，當(dāng)電機(jī)需要加速時(shí)請(qǐng)求的扭矩指令T*增大，經(jīng)MTPA模塊輸出的iql也將增大，在系統(tǒng)加速響應(yīng)前交軸電流iq在短時(shí)間內(nèi)可以認(rèn)為無(wú)變化，隨著誤差el的增大，前饋調(diào)節(jié)器PI4輸出的前饋弱磁電流id3也將負(fù)向增大。
[0031 ] 本發(fā)明實(shí)施例中，傳統(tǒng)的弱磁調(diào)節(jié)器誤差是由sqrt(ud*~2+uq*~2)和uref*經(jīng)加法器得到，直軸電壓ud*和交軸電壓uq*是經(jīng)過(guò)Q軸電流調(diào)節(jié)器PIl和D軸電流調(diào)節(jié)器PI2得到的，從系統(tǒng)響應(yīng)的角度來(lái)看PIl和PI2在時(shí)間上滯后于PI4，本方法設(shè)計(jì)的改進(jìn)型前饋調(diào)節(jié)器?14能在電機(jī)需要急加速時(shí)提高響應(yīng)速度，防止電機(jī)輸出電壓891"1:(11(1*~2+1^*~2)大于電機(jī)控制器允許最大電壓uref*從而飽和。
[0032] MTPA輸出的電流i d I，P13輸出的i d2以及本申請(qǐng)輸出電流i d3和S2中獲得的i d做加法處理得到誤差e2，e2送入D軸電流調(diào)節(jié)器得到直軸電壓ud*
[0033 ]本發(fā)明通過(guò)負(fù)向磁鏈電流減弱永磁體磁鏈，該方法是基于直軸電流i d和交軸電流iq所構(gòu)成的狀態(tài)空間，在滿足電流和電壓極限圓的基礎(chǔ)上，在傳統(tǒng)算法利用母線電壓過(guò)高調(diào)節(jié)id的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了 iq調(diào)節(jié)id的PID調(diào)節(jié)器，此方法能加快動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性防止深度弱磁時(shí)的電壓飽和。本申請(qǐng)具有控制效率高，依賴電機(jī)參數(shù)少，算法調(diào)節(jié)器簡(jiǎn)單易行的優(yōu)點(diǎn)。
[0034]以上公開(kāi)的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實(shí)施例并沒(méi)有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的【具體實(shí)施方式】。顯然，根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說(shuō)明書(shū)選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書(shū)及其全部范圍和等效物的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種改進(jìn)型前饋永磁同步電機(jī)弱磁方法，其特征在于，包括以下步驟: S1:整車(chē)控制器發(fā)出扭矩請(qǐng)求T*，將扭矩請(qǐng)求T*輸入電機(jī)控制器的最大轉(zhuǎn)矩電流比MTPA模塊，所述最大轉(zhuǎn)矩電流比MTPA模塊根據(jù)電機(jī)的交軸電感Iq直軸電感Id，電機(jī)永磁磁鏈fai將扭矩請(qǐng)求T*變換為交軸電流iql和直軸電流idl請(qǐng)求； S2:在進(jìn)行SI的同時(shí)，單片機(jī)通過(guò)霍爾電流計(jì)采集逆變電路輸出的A相電流i a以及B相電流ib，ia、ib經(jīng)過(guò)標(biāo)么化處理后進(jìn)入克拉克反變換和帕克反變換進(jìn)行矢量變換得到實(shí)時(shí)的交軸電流iq和直軸電流id; S3:將SI中得到的iql和S2中得到的iq送入加法器得到誤差el; S4:將S3中得到的el送入Q軸電流調(diào)節(jié)器PIl得到交軸電壓uq*; S5:在進(jìn)行S3的同時(shí)將el送入調(diào)節(jié)器PI4并得到直軸電流電流請(qǐng)求id3; S6:將電機(jī)控制器允許輸出的最大電壓uref *和電機(jī)控制器輸出的合成電壓sqrt (ud*'2+uq*~2)做差得到誤差e3并經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器PI3得到直軸電流請(qǐng)求id2; S7: SI得到idI和S5得到的id3以及S6得到的id2相加后與S2中的得到的直軸電流id做差得到誤差e2，將誤差e2送入調(diào)節(jié)器PI2得到直軸電壓Ud*; S8:將所述交軸電壓uq*和直軸電壓ud*送入電壓空間矢量脈沖調(diào)制得到各自功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，最后經(jīng)過(guò)逆變電路完成對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)MOTOR的電流輸入。
【文檔編號(hào)】H02P21/00GK106059421SQ201610569936
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月19日
【發(fā)明人】謝春林
【申請(qǐng)人】合肥威博爾汽車(chē)技術(shù)有限公司