[发明专利]一种永磁同步电机Id＝0电流控制算法

说明书

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，特别涉及一种应用于永磁同步电机的Id＝0电流控制算法。

背景技术

对于不同用途的永磁同步电机，电机电流控制的算法各不相同。可采用的控制算法主要有：Id=0控制、控制、最大转矩控制、弱磁控制、最大输出功率控制等。其中，Id＝0控制实现最为简单。在永磁同步电机中，若直接根据电机转子位置给出控制电压，由于电枢反应等因素的影响，定子相电流相量将会滞后于电机反电动势相量Id＝0控制通过对控制电压进行相位超前补偿，使得与同相。对永磁同步电机来说，此时产生目标转矩所需要的定子相电流较小，从而使铜耗下降，电机效率提高。一般采用对齐相电流过零点和过零点的方式实现Id＝0控制。然而，受相电流纹波影响，准确检测相电流过零点较为困难，实际对电机进行控制时该控制律稳定性差且效率较低。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有电流控制算法的不足，提供一种永磁同步电机Id=0电流控制算法；该算法实现的控制律计算量更小，稳定性更强，可以减少相电流幅值，同时提高电机效率。

实现上述目的的一种技术方案是：一种永磁同步电机Id＝0电流控制算法，包括最大相电流处相位检测步骤、积分相位超前补偿步骤，其特征在于：

所述最大相电流处相位检测步骤，即当电机极对数为p时，通过电流传感器检测定子相电流i，并求得每p个相电流周期中电流的最大值I_m，同时记录相电流最大时通过旋转变压器采集到的转子机械角度θ_m；然后，将机械角度转化为电机对应相的电角度θ_em-j；此时，M为电机相数，j(1≤j≤M)表示相序号，转化公式为：

θ_em-j=(pθ_m-360°(j-1)／M)％360°

其中，％为取模运算；

所述积分相位超前补偿步骤，即当控制电压的相序号为j(1≤j≤M)时，将相电流最大时检测到的电角度θ_em-j与90°相减得到相位差Δθ，然后将Δθ乘以增益k以后累加到第j相的相位超前补偿角度值上，该过程实际上是一个积分过程，其计算公式如下：

通过积分，可以获得实际所需第j相的相位超前补偿角度值然后使用如下公式生成电机矢量控制电压：

其中，U_m为控制电压幅值，θ_e-j为由转子机械角度计算出的第j相电角度，U_j为最终输出的第j相的电机矢量控制电压；使用U_j对电机进行矢量控制后，定子相电流相量的最大值处将会与反电动势相量最大值处对齐，从而实现Id＝0控制。

本发明实施例的有益效果是，通过最大相电流处相位检测和积分相位超前补偿，实现了计算量较小且稳定性较好的Id=0控制，减少了输出同等转矩时所需的相电流幅值，提升了电机效率。

附图说明

图1是采用Id=0电流控制算法的控制系统总框图。

具体实施方式

下面采用附图和实施例对本发明做进一步说明，此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。

采用Id＝0电流控制算法的控制系统总框图见附图1，其中Id＝0电流控制步骤包括：最大相电流处相位检测步骤、积分相位超前补偿步骤，其特征在于：

所述最大相电流处相位检测步骤，即当电机极对数为3时，通过电流传感器检测定子相电流i，并求得每3个相电流周期中电流的最大值I_m，同时记录相电流最大时通过旋转变压器采集到的转子机械角度θ_m；然后，将机械角度转化为电机对应相的电角度θ_em-j；此时，电机相数为3为，j(1≤j≤3)表示相序号，转化公式为：

θ_em-j=(3θ_m-90°(j-1))％360°

其中，％为取模运算；

所述积分相位超前补偿步骤，即当控制电压的相序号为j(1≤j≤3)时，将相电流最大时检测到的电角度θ_em-j与90°相减得到相位差Δθ，然后将Δθ乘以增益k以后累加到第j相的相位超前补偿角度值上，该过程实际上是一个积分过程，其计算公式如下：

通过积分，可以获得实际所需第j相的相位超前补偿角度值然后使用如下公式生成电机矢量控制电压：