[发明专利]一种针对嵌入式PMSM的弱磁控制方法

说明书

本发明属于永磁同步电机控制技术领域，尤其是一种针对嵌入式PMSM的弱磁控制方法，包括弱磁控制方法，所述弱磁控制方法包括两大部分：最大转矩电流比控制即MTPA部分和弱磁控制部分，所述最大转矩电流比控制部分为提高转矩利用率，需要采用MTPA控制，所述弱磁控制：当永磁同步电机运转以后，它会在绕组里产生感应电动势，随着转速的提高，感应电动势也在提高，一旦转速高于某个值，逆变器输出电压与反电势相等，此时就无法输出绕组电流。本发明通过根据电压饱和判断最大弱磁速度，具有系统简单、控制快速、可靠性高，在低速时能实现恒转矩输出，高速时能恒功率输出，低速输出转矩大、速度调节范围宽等特点，在工程应用领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机控制技术领域，尤其涉及一种针对嵌入式PMSM的弱磁控制方法。

背景技术

永磁同步电机是数控机床的核心部件，其高速化是数控系统发展的主要趋势之一。永磁同步电机的极对数与转矩正相关，与额定转速反相关，在增加转矩的同时转速就会降低，当需要电机的转速超过额定转速时，弱磁升速成为永磁同步电机一种不错的选择。

国内外学者在永磁同步电机的弱磁控制方面，提出了电流调节器法、六步电压法、自适应弱磁控制法及非线性降维观测器法等控制方法，但这些方法都比较复杂，实现困难。在此基础上，学者们又提出了便于实现的方法，如公式计算法、梯度下降法和超前角控制算法。公式计算法对电机参数的依赖很大，只具有一定的理论意义，但不能直接满足工程应用。梯度下降法的计算量较大，实现较为复杂。超前角控制算法是通过控制电流超前角，使直轴电流id在弱磁范围内削弱永磁体磁势，达到弱磁控制的目的。传统的超前角控制算法随着复杂的增加，会出现问题：从恒转矩区到恒功率区过度时，会出现较大的电流震荡，引起速度波动，影响永磁同步电机的运行性能。

发明内容

基于背景技术中提出的从恒转矩区到恒功率区过度时，会出现较大的电流震荡，引起速度波动，影响永磁同步电机的运行性能的技术问题，本发明提出了一种针对嵌入式PMSM的弱磁控制方法。

本发明提出的一种针对嵌入式PMSM的弱磁控制方法，包括弱磁控制方法，所述弱磁控制方法包括两大部分：最大转矩电流比控制即MTPA部分和弱磁控制部分，所述最大转矩电流比控制部分为提高转矩利用率，需要采用MTPA控制，所述的MTPA控制，电机电磁转矩方程：

在不考虑弱磁的情况下，对于内嵌式电机，采用MTPA的控制框图；

所述弱磁控制：当永磁同步电机运转以后，它会在绕组里产生感应电动势，随着转速的提高，感应电动势也在提高，一旦转速高于某个值，逆变器输出电压与反电势相等，此时就无法输出绕组电流，无法进一步提供转矩，转速也就无法继续提升，若想在不增加逆变器功率的情况下继续提高转速，就需要弱磁控制来实现。

优选地，在所述电机电磁转矩方程式(1)中入超前角θ，使Iq＝Is sinθ,Id＝Iscosθ，则Te用超前角表示为：

式中，Te是θ的函数，若要使Te最大，只需dTe/dθ＝0，即：

求出θ值为：

优选地，所述弱磁控制中的电流、电压的约束条件：

优选地，所述弱磁控制中的电流幅值约束条件：

式中，ke为感应电动势，ke＝weψf；Ulimit为电压限制，Ulimit＝Udc/sqrt(3)；Is为最大电流限制。