【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于永磁同步電機(jī)控制，涉及虛擬信號(hào)注入的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)mtpa控制方法。
技術(shù)介紹
1、內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)(ipmsm)因其結(jié)構(gòu)緊湊、功率密度高、弱磁范圍寬等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于軍事、航空航天、工業(yè)、醫(yī)療、民用等領(lǐng)域中。為了提高電機(jī)運(yùn)行效率，充分利用磁阻轉(zhuǎn)矩，在恒定轉(zhuǎn)矩區(qū)域通常采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制(mtpa)，mtpa通常需要準(zhǔn)確的電機(jī)參數(shù)獲得電流參考值。然而，由于磁飽和和交叉耦合效應(yīng)導(dǎo)致電機(jī)參數(shù)變化，導(dǎo)致mtpa電流軌跡偏離最優(yōu)軌跡，不能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)mtpa。因此，在電機(jī)參數(shù)變化工況實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的mtpa是提高ipmsm運(yùn)行效率的關(guān)鍵。
2、目前，在ipmsm?mtpa方法中，虛擬信號(hào)注入法通過注入虛擬信號(hào)獲得轉(zhuǎn)矩與電流矢量與d軸夾角的偏導(dǎo)數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)mtpa。由于虛擬信號(hào)實(shí)際上并未注入電機(jī)，因此避免了額外的損耗，因而得到了廣泛的研究與應(yīng)用。傳統(tǒng)虛擬注入法忽略了轉(zhuǎn)矩與電流矢量與d軸夾角的高階偏導(dǎo)數(shù)，然而，高階偏導(dǎo)數(shù)大小與定子電流和注入信號(hào)幅值相關(guān)，定子電流和注入信號(hào)幅值越大高階偏導(dǎo)數(shù)越大，導(dǎo)致提取的轉(zhuǎn)矩與電流矢量與d軸夾角的偏導(dǎo)數(shù)不準(zhǔn)確，進(jìn)而導(dǎo)致mtpa電流軌跡偏離最優(yōu)軌跡，無法準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩電流比控制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供虛擬信號(hào)注入的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)mtpa控制方法，解決了現(xiàn)有傳統(tǒng)虛擬注入法忽略了轉(zhuǎn)矩與電流矢量與d軸夾角的高階偏導(dǎo)數(shù)導(dǎo)致mtpa電流軌跡偏離最優(yōu)軌跡的問題，從而實(shí)現(xiàn)了最大轉(zhuǎn)矩電流比的準(zhǔn)確控制。
2、本專利技
3、步驟1，建立注入虛擬直流信號(hào)后的電磁轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)學(xué)模型；
4、步驟2，通過步驟1得到的電磁轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)學(xué)模型計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩與定子電流矢量與d軸夾角的偏導(dǎo)數(shù)；
5、步驟3，由步驟2中得到的電磁轉(zhuǎn)矩與定子電流矢量與d軸夾角的偏導(dǎo)數(shù)計(jì)算d軸和q軸定子電流給定值。
6、本專利技術(shù)的特點(diǎn)還在于：
7、步驟1的具體過程為：
8、ipmsm在dq軸同步坐標(biāo)下的轉(zhuǎn)矩方程表示為:
9、
10、其中，te為電磁轉(zhuǎn)矩；id和iq分別為d軸定子電流和q軸定子電流；ld和lq分別為d軸定子電感和q軸定子電感；ψf是永磁體磁鏈幅值；p為極對(duì)數(shù)；
11、定子電流矢量與d軸和q軸定子電流分量的關(guān)系為：
12、
13、其中，is為電流矢量的振幅；β為電流矢量角，即電流矢量與d軸的夾角；
14、當(dāng)電流矢量的幅值恒定時(shí)，存在一個(gè)最佳電流角度，使ipmsm的輸出轉(zhuǎn)矩最大；
15、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電壓方程表示為：
16、
17、其中，ud和uq分別為d軸定子電壓和q軸定子電壓；r為定子電阻；ωe為轉(zhuǎn)子角頻率；
18、根據(jù)式(1)注入恒定信號(hào)a后的電磁轉(zhuǎn)矩為
19、
20、其中，為d軸注入恒定信號(hào)a后的電磁轉(zhuǎn)矩，為q軸注入恒定信號(hào)a后的電磁轉(zhuǎn)矩；a為注入的常數(shù)信號(hào)。
21、步驟2的具體過程為：
22、由式(1)計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩te對(duì)β的導(dǎo)數(shù)表示為：
23、
24、結(jié)合式(2)，式(5)進(jìn)一步表示為
25、
26、根據(jù)式(1)，得te對(duì)id和iq的偏導(dǎo)數(shù)如下公式(7)所示：
27、
28、則由式(1)、式(4)和式(7)按照如下公式(8)表示：
29、
30、由式(8)得，te對(duì)id的偏導(dǎo)數(shù)表示為：
31、
32、由式(9)得，te對(duì)iq的偏導(dǎo)數(shù)，表示為：
33、
34、把式(10)和式(11)代入式(6)，得te對(duì)β的偏導(dǎo)數(shù)
35、
36、從式(12)得出，通過控制趨于零可以求得電機(jī)運(yùn)行在mtpa工作點(diǎn)時(shí)的最佳電流矢量角，通過該電流角度設(shè)置d軸和q軸電流給定值，由式(3)得：
37、
38、其中，定子電阻r為常數(shù)；
39、將式(13)帶入式(1)中，te表示為：
40、
41、將式(13)帶入式(4)中，表示為：
42、
43、將式(14)、式(15)、和式(16)帶入式(12)中，即得電磁轉(zhuǎn)矩與定子電流矢量與d軸夾角的偏導(dǎo)數(shù)
44、
45、步驟2中，由于ψf隨溫度變化而變化，因此，通過id對(duì)ψf進(jìn)行校正，具體如下：
46、
47、其中，ψf0為離線自學(xué)習(xí)永磁體磁鏈；kp為比例增益，ki為積分增益；idref為定子電流基準(zhǔn)；α1和α2為低通濾波器的特征角頻率，s為復(fù)頻率。
48、步驟3的具體過程為：
49、d軸給定電流設(shè)定方法為：
50、當(dāng)電機(jī)運(yùn)行在基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速以下時(shí)，通過對(duì)公式(17)計(jì)算的積分獲得d軸基準(zhǔn)電流，如下公式(19)所示：
51、
52、q軸給定電流設(shè)定方法為：
53、當(dāng)d軸電流和q軸電流為給定電流，電磁轉(zhuǎn)矩為給定轉(zhuǎn)矩時(shí)，iqref表示為：
54、
55、由式(20)得到的q軸電流參考無法獲得所需轉(zhuǎn)矩，結(jié)合式(7)和式(20)，iqref表示為：
56、
57、其中，iqref為q軸電流參考值；te-ref為電磁轉(zhuǎn)矩參考值。
58、本專利技術(shù)的有益效果是，與傳統(tǒng)虛擬注入法mpta方法相比，本專利技術(shù)方法偏導(dǎo)數(shù)信息的獲取避免了傳統(tǒng)虛擬信號(hào)沿電流角注入的方法忽略高階偏導(dǎo)數(shù)項(xiàng)的影響，準(zhǔn)確提取轉(zhuǎn)矩與電流矢量與d軸夾角的偏導(dǎo)數(shù)，能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩電流比控制。通過轉(zhuǎn)矩相對(duì)于q軸電流的部分導(dǎo)數(shù)信息，實(shí)現(xiàn)了設(shè)置與電機(jī)參數(shù)無關(guān)的q軸電流參考值。
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1.虛擬信號(hào)注入的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)MTPA控制方法，其特征在于：具體包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬信號(hào)注入的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)MTPA控制方法，其特征在于：所述步驟1的具體過程為：IPMSM在dq軸同步坐標(biāo)下的轉(zhuǎn)矩方程表示為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的虛擬信號(hào)注入的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)MTPA控制方法，其特征在于：所述步驟2的具體過程為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的虛擬信號(hào)注入的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)MTPA控制方法，其特征在于：所述步驟2中，由于Ψf隨溫度變化而變化，因此，通過id對(duì)Ψf進(jìn)行校正，具體如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的虛擬信號(hào)注入的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)MTPA控制方法，其特征在于：所述步驟3的具體過程為：
【技術(shù)特征摘要】
1.虛擬信號(hào)注入的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)mtpa控制方法，其特征在于：具體包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬信號(hào)注入的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)mtpa控制方法，其特征在于：所述步驟1的具體過程為：ipmsm在dq軸同步坐標(biāo)下的轉(zhuǎn)矩方程表示為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的虛擬信號(hào)注入的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)mtpa控制方法，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張彥平，王冬瑾，尹忠剛，高翌軒，劉靜，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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