[发明专利]一种改善永磁同步电机过调制区输出转矩的电流控制方法

摘要

本发明属于驱动电机的功率变换器控制技术领域，涉及一种改善永磁同步电机过调制区输出转矩的电流控制方法，包括：转速环采用PI控制器；dq轴电流环采用基于谐振控制的电流控制器，并对电流控制器进行了参数整定；弱磁控制环节采用PI控制器，其输出经过限幅环节作为d轴电流给定值；根据电流控制器输出的给定电压矢量dq轴分量，通过SVPWM过调制环节计算占空比，产生PWM信号驱动电机。本发明提出了抑制弱磁过调制导致的电流谐波的方法，增大了电流环的开环增益，能有效抑制过调制导致的电流与谐波和转矩波动。

主权项

1.一种改善永磁同步电机过调制区输出转矩的电流控制方法，其特征在于，包括以下步骤： （1）电机三相定子电流采样分别为i_a、i_b、i_c，角位置采样为θ，直流母线电压采样为u_dc，将电机的三相定子电流分别经过abc/dq坐标变换为两相旋转坐标系下的dq轴电流分量i_d、i_q，通过角位置计算电机转速ω； （2）转速环采用PI控制器，其输入为转速给定ω^*与采样转速ω的差值，输出为q轴电流给定值i_q^*； （3）dq轴电流环采用基于谐振控制的电流控制器：电流控制器输入为dq轴电流给定值i_d^*、i_q^*和dq轴电流反馈值i_d、i_q之差，电流控制器输出为电压矢量dq轴分量u_d^*、u_q^*，dq轴电流控制器相同，传递函数均为： 式中，其中K_p和T_i分别为比例系数和积分时间常数；K_r6为6次谐振控制系数；ω_e为电机系统基波频率；ω_c6为6次谐振控制器的截止频率；K_r12为12次谐振控制系数；ω_c12为12次谐振控制器的截止频率； 电流控制器参数整定分为以下三步： 第一步，比例系数K_p可整定为αL，其中α为电流环带宽；积分时间常数T_i整定为L/R；其中，L为定子电感；R为定子电阻； 第二步，定量确定谐振控制器在谐振频率处的增益K_r/ω_c，即满足 其中n=6,12为谐波次数，K_c为在谐振频率处期望获得的增益； 第三步，当电机转速围绕给定值波动时，设谐振频率为nω_e±Δω，使系统开环增益满足 |G(jnω_e±Δω)|≥0.707K_c； （4）电流控制器输出为电压矢量dq轴分量u_d^*、u_q^*可得给定电压矢量幅值 弱磁控制环节采用PI控制器，控制器输入为a*u_dc-u_r，其输出经过限幅环节作为d轴电流给定值i_d^*，其中参数a∈[0.577，0.77]为过调制系数； （5）根据电流控制器输出的给定电压矢量dq轴分量u_d^*、u_q^*，通过SVPWM过调制环节计算占空比，产生PWM信号驱动电机。