[发明专利]一种永磁同步电机弱磁调速的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机驱动技术，更具体地说，涉及一种永磁同步电机弱磁调速的系统和方法，以及永磁同步电机转矩表的获取方法。

背景技术

随着电力电子技术、永磁材料技术的进步，永磁同步电机的性能有了很大的提升。由于永磁同步电机的气隙主磁场由永磁体产生，不同于电励磁同步电机那样可以调节，因此只有通过在定子电流中施加直轴弱磁分量来实现弱磁扩速。但是传统的弱磁方法通过PI调节器增加定子电流的直轴弱磁分量，无法考虑到由于电机本体设计的差别以及弱磁分量的增加而带来的转矩非线性变化，这样就限制了永磁同步电机在弱磁区的转矩输出能力，无法达到最佳的控制效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有永磁同步电机弱磁调速时未考虑到转矩非线性变化的缺陷，提供一种永磁同步电机转矩表的获取方法，以及基于该转矩表的永磁同步电机弱磁调速的系统和方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种永磁同步电机弱磁调速的系统，包括：

电流反馈计算模块，用于根据电角度θ_new将永磁同步电机的两相电流I_a和I_b经矢量变换e^-jθ后得到实际d轴电流反馈I_{d_ref}和q轴电流反馈I_{q_ref}；电角度θ_new的初始值等于电机编码器反馈的实际电机转子角度θ；

电流环PI调节器模块，用于对接收的d轴电流指令和实际d轴电流反馈I_{d_ref}求差后的信号进行电流环PI调节后生成d轴电压参考值V_d，对q轴电流指令和实际q轴电流反馈I_{q_ref}求差后的信号进行电流环PI调节后生成q轴电压参考值V_q；其中，所述d轴电流指令为0，所述q轴电流指令由驱动器或上级速度环根据弱磁信号产生；

超前角计算模块，用于根据d轴电压参考值V_d和q轴电压参考值V_q计算超前角θ_lead，并将超前角θ_lead和电机编码器反馈的实际电机转子角度θ相加后获得新的电角度θ_new；

转矩表查找模块，用于将q轴电压参考值V_q转变为转矩值T，并根据超前角θ_lead和转矩值T，在转矩表中查找实际的q轴电流值I_q，转换得到实际q轴参考电压指令V_{q_real}；

变换输出模块，用于根据实际q轴参考电压指令V_{q_real}、d轴电压参考值V_d以及电角度θ_new进行派克变换，生成参考电压V_α和V_β，并根据该参考电压V_α和V_β进行空间矢量脉宽调制变换生成PWM信号控制逆变器驱动永磁同步电机。

本发明还提供了一种永磁同步电机弱磁调速的方法，包括：

电流反馈计算步骤，根据电角度θ_new将永磁同步电机的两相电流I_a和I_b经矢量变换e^-jθ后得到实际d轴电流反馈I_{d_ref}和q轴电流反馈I_{q_ref}；电角度θ_new的初始值等于电机编码器反馈的实际电机转子角度θ；

电流环PI调节步骤，对接收的d轴电流指令和实际d轴电流反馈I_{d_ref}求差后的信号进行电流环PI调节后生成d轴电压参考值V_d，对q轴电流指令和实际q轴电流反馈I_{q_ref}求差后的信号进行电流环PI调节后生成q轴电压参考值V_q；其中，所述d轴电流指令为0，所述q轴电流指令由驱动器或上级速度环根据弱磁信号产生；

超前角计算步骤，根据d轴电压参考值V_d和q轴电压参考值V_q计算超前角θ_lead，并将超前角θ_lead和电机编码器反馈的实际电机转子角度θ相加后获得新的电角度θ_new；