永磁同步電機(jī)控制方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種永磁同步電機(jī)控制方法和系統(tǒng)，通過檢測電機(jī)定子的輸出電流，根據(jù)該輸出電流計算出電機(jī)的反饋勵磁電流及反饋轉(zhuǎn)矩電流；再計算出電機(jī)的給定轉(zhuǎn)矩電流和給定勵磁電流；將上述反饋勵磁電流、反饋轉(zhuǎn)矩電流、給定轉(zhuǎn)矩電流和給定勵磁電流帶入電流環(huán)后計算出電流環(huán)的勵磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓。將該勵磁電壓和該轉(zhuǎn)矩電壓轉(zhuǎn)換為驅(qū)動信號作用于電機(jī)上，并采樣此時電機(jī)上的反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流。將采樣的反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流重復(fù)帶入上述過程中，并采樣出新的反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流，直至電機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流達(dá)到動態(tài)穩(wěn)定。因此，上述計算過程采用迭代的方式，僅選取MTPA公式中的一部分，即可達(dá)MTPA(最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制)的效果，減少了程序的運(yùn)算量，并提高了電機(jī)相關(guān)系統(tǒng)的芯片利用效率。
【專利說明】
永磁同步電機(jī)控制方法和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電機(jī)控制，特別是設(shè)及一種計算量低的永磁同步電機(jī)控制方法和系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、新型電機(jī)控制理論和稀±永磁材料的快 速發(fā)展，永磁同步電動機(jī)得W迅速的推廣應(yīng)用。與傳統(tǒng)的電勵磁同步電機(jī)相比，永磁同步電 機(jī)，特別是稀±永磁同步電機(jī)具有損耗少、效率高、節(jié)電效果明顯的優(yōu)點。永磁同步電動機(jī) W永磁體提供勵磁，使電動機(jī)結(jié)構(gòu)較為簡單，降低了加工和裝配費(fèi)用，且省去了容易出問題 的集電環(huán)和電刷，提高了電動機(jī)運(yùn)行的可靠性。
[0003] 目前MTPA(最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制）的實現(xiàn)方法有公式計算法、仿真法和實驗法。公式計算 法是根據(jù)永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式，利用優(yōu)化算法，直接計算出一定轉(zhuǎn)矩、磁鏈下的交、直軸電 流給定。公式計算法對電機(jī)參數(shù)的依賴性強(qiáng)，且實際系統(tǒng)運(yùn)行過程中參數(shù)是時變的，因此， 公式計算法的計算量大、精度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要提供一種計算量低的永磁同步電機(jī)控制方法和系統(tǒng)。
[0005] 一種永磁同步電機(jī)控制方法，包括W下步驟：
[0006] 步驟A、檢測電機(jī)定子的輸出電流，根據(jù)所述電機(jī)定子的輸出電流計算出所述電機(jī) 的反饋勵磁電流及反饋轉(zhuǎn)矩電流；
[0007] 步驟B、計算出所述電機(jī)的給定轉(zhuǎn)矩電流，并根據(jù)所述給定轉(zhuǎn)矩電流計算出給定勵 磁電流；
[000引步驟C、將所述反饋勵磁電流、所述反饋轉(zhuǎn)矩電流、所述給定轉(zhuǎn)矩電流及所述給定 勵磁電流帶入所述電機(jī)的電流環(huán)，并計算出電流環(huán)的勵磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓；
[0009] 步驟D、將所述勵磁電壓和所述轉(zhuǎn)矩電壓采用空間電壓矢量轉(zhuǎn)換為驅(qū)動信號，并將 所述驅(qū)動信號作用于所述電機(jī)上，并采樣此時電機(jī)上產(chǎn)生的反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電 流；
[0010] 步驟E、將步驟D中的反饋勵磁電流替代步驟A中的反饋勵磁電流，并采用步驟D中 給定轉(zhuǎn)矩電流計算步B中的給定勵磁電流后，重復(fù)步驟C-D后再次采樣此時電機(jī)上產(chǎn)生的反 饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流；
[0011] 重復(fù)上述步驟A-E，直至電機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流達(dá)到動態(tài)穩(wěn)定。
[0012] 在其中一個實施例中，所述步驟A包括：
[0013] 根據(jù)變頻器內(nèi)置的相電流檢測電路檢測出電機(jī)定子的Ξ相相電流；
[0014] 將獲得的Ξ相相電流通過Clarke變換公式轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系下電流；
[0015] 對同步頻率We進(jìn)行積分得到坐標(biāo)變換角度；
[0016] 根據(jù)坐標(biāo)變換角度，計算出正弦值和余弦值；
[0017] 根據(jù)坐標(biāo)變換角度及對應(yīng)計算出正弦值和余弦值，將兩相靜止坐標(biāo)系下的電流通 過park變換轉(zhuǎn)換為M-T旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的所述電機(jī)的反饋勵磁電流、反饋轉(zhuǎn)矩電流。
[0018] 在其中一個實施例中，所述步驟B包括：
[0019] 將所述電機(jī)的目標(biāo)頻率與檢測頻率進(jìn)行PID調(diào)節(jié)后，根據(jù)速度環(huán)的輸出計算出所 述電機(jī)的給定轉(zhuǎn)矩電流；
[0020] 將所述給定轉(zhuǎn)矩電流帶入MTPA公式，并計算出所述給定勵磁電流。
[0021] 在其中一個實施例中，所述將所述給定轉(zhuǎn)矩電流帶入MTPA公式，并計算出所述給 定勵磁電流的步驟包括：
[0022] 根據(jù)公式(1)計算給定勵磁電流；
[002引
公式（1 );
[0024] 其中，Ψ為電機(jī)磁通、Ld為d軸電感、Lq為q軸電感、It為給定轉(zhuǎn)矩電流、Im為給定勵 磁電流。
[0025] 在其中一個實施例中，所述步驟C包括：
[0026] 將所述反饋勵磁電流、所述反饋轉(zhuǎn)矩電流、所述給定轉(zhuǎn)矩電流及所述給定勵磁電 流帶入所述電機(jī)的電流環(huán)后，對該電流環(huán)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。
[0027] 在其中一個實施例中，所述步驟D包括：
[0028] 所述勵磁電壓和所述轉(zhuǎn)矩電壓采用空間電壓矢量轉(zhuǎn)換為6路驅(qū)動信號；
[0029] 將所述6路驅(qū)動信號經(jīng)過智能功率模塊作用于所述電機(jī)上；
[0030] 采樣此時所述電機(jī)上的反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流。
[0031] -種永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，包括檢測模塊、計算模塊、轉(zhuǎn)換模塊及采樣模塊；
[0032] 所述檢測模塊用于檢測電機(jī)定子的輸出電流；
[0033] 所述計算模塊用于根據(jù)所述電機(jī)定子的輸出電流計算出所述電機(jī)的反饋勵磁電 流及反饋轉(zhuǎn)矩電流；
[0034] 所述計算模塊還用于計算出所述電機(jī)的給定轉(zhuǎn)矩電流，并根據(jù)所述給定轉(zhuǎn)矩電流 計算出給定勵磁電流；
[0035] 所述計算模塊將所述反饋勵磁電流、所述反饋轉(zhuǎn)矩電流、所述給定轉(zhuǎn)矩電流及所 述給定勵磁電流帶入所述電機(jī)的電流環(huán)，并計算出電流環(huán)的勵磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓；
[0036] 所述轉(zhuǎn)換模塊用于將所述勵磁電壓和所述轉(zhuǎn)矩電壓采用空間電壓矢量轉(zhuǎn)換為驅(qū) 動信號，并將所述驅(qū)動信號作用于所述電機(jī)上，所述采樣模塊用于采樣此時電機(jī)上產(chǎn)生的 反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流；
[0037] 所述計算模塊將采樣模塊采樣的所述反饋勵磁電流、所述給定轉(zhuǎn)矩電流，及將再 次計算出的所述反饋轉(zhuǎn)矩電流、所述給定勵磁電流帶入所述電機(jī)的電流環(huán)，并計算出電流 環(huán)的勵磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓;所述采樣模塊用于重復(fù)采樣該反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流， 直至電機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流達(dá)到動態(tài)穩(wěn)定。
[0038] 在其中一個實施例中，所述檢測模塊還用于根據(jù)變頻器內(nèi)置的相電流檢測電路檢 測出電機(jī)定子的Ξ相相電流；
[0039] 所述轉(zhuǎn)換模塊用于將獲得的Ξ相相電流通過Clarke變換公式轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐 標(biāo)系下電流；
[0040] 所述計算模塊用于對同步頻率We進(jìn)行積分得到坐標(biāo)變換角度；
[0041] 所述計算模塊還用于根據(jù)坐標(biāo)變換角度，計算出正弦值和余弦值；
[0042] 所述計算模塊還用于根據(jù)坐標(biāo)變換角度及對應(yīng)計算出正弦值和余弦值，將兩相靜 止坐標(biāo)系下的電流通過park變換轉(zhuǎn)換為M-T旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的所述電機(jī)的反饋勵磁電流、反 饋轉(zhuǎn)矩電流。
[0043] 在其中一個實施例中，所述計算模塊還用于將所述電機(jī)的目標(biāo)頻率與檢測頻率進(jìn) 行PID調(diào)節(jié)后，根據(jù)速度環(huán)的輸出計算出所述電機(jī)的給定轉(zhuǎn)矩電流；
[0044] 所述計算模塊還用于將所述給定轉(zhuǎn)矩電流帶入MTPA公式，并計算出所述給定勵磁 電流；
[0045] 所述計算模塊根據(jù)公式(1)計算給定勵磁電流；
[0046]
公式（1 )，
[0047] 其中，Ψ為電機(jī)磁通、Ld為d軸電感、Lq為q軸電感、It為給定轉(zhuǎn)矩電流、Im為給定勵 磁電流。
[0048] 在其中一個實施例中，所述計算模塊還用于將所述反饋勵磁電流、所述反饋轉(zhuǎn)矩 電流、所述給定轉(zhuǎn)矩電流及所述給定勵磁電流帶入所述電機(jī)的電流環(huán)后，對該電流環(huán)進(jìn)行 PID調(diào)節(jié)。
[0049] 上述計算量低的永磁同步電機(jī)控制方法和系統(tǒng)通過檢測電機(jī)定子的輸出電流，根 據(jù)該輸出電流計算出電機(jī)的反饋勵磁電流及反饋轉(zhuǎn)矩電流;再計算出電機(jī)的給定轉(zhuǎn)矩電流 和給定勵磁電流;將上述反饋勵磁電流、反饋轉(zhuǎn)矩電流、給定轉(zhuǎn)矩電流和給定勵磁電流帶入 電流環(huán)后計算出電流環(huán)的勵磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓。將該勵磁電壓和該轉(zhuǎn)矩電壓轉(zhuǎn)換為驅(qū)動信 號作用于電機(jī)上，并采樣此時電機(jī)上的反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流。將采樣的反饋勵磁 電流和給定轉(zhuǎn)矩電流重復(fù)帶入上述過程中，并采樣出新的反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流， 直至電機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流達(dá)到動態(tài)穩(wěn)定。因此，上述計算過程采用迭代的方式，僅選 取MTPA公式中的一部分，即可達(dá)MTPA(最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制）的效果，減少了程序的運(yùn)算量，并提高 了電機(jī)相關(guān)系統(tǒng)的忍片利用效率。
【附圖說明】
[0050] 圖1為永磁同步電機(jī)控制方法的流程圖；
[0051 ]圖2為獲取反饋勵磁電流和反饋轉(zhuǎn)矩電流的流程圖；
[0052] 圖3為計算給定勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流的流程圖；
[0053] 圖4為采樣電機(jī)反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流的流程圖；
[0054] 圖5為永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的模塊圖。
【具體實施方式】
[0055] 為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中 給出了本發(fā)明的較佳的實施例。但是，本發(fā)明可許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文 所描述的實施例。相反地，提供運(yùn)些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透 徹全面。
[0056] 需要說明的是，當(dāng)元件被稱為"固定于"另一個元件，它可W直接在另一個元件上 或者也可W存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認(rèn)為是"連接"另一個元件，它可W是直接連接 到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語"垂直的"、"水平的"、"左"、 "右"W及類似的表述只是為了說明的目的。
[0057] 除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的 技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具 體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語"及/或"包括一個或多個相 關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。
[0058] 如圖1所示，為永磁同步電機(jī)控制方法的流程圖。
[0059 ] -種永磁同步電機(jī)控制方法，包括W下步驟：
[0060] 步驟A、檢測電機(jī)定子的輸出電流，根據(jù)電機(jī)定子的輸出電流計算出電機(jī)的反饋勵 磁電流及反饋轉(zhuǎn)矩電流。
[0061] 請結(jié)合圖2。
[0062] 步驟A包括：
[0063] 步驟S210,根據(jù)變頻器內(nèi)置的相電流檢測電路檢測出電機(jī)定子的Ξ相相電流。
[0064] 步驟S212,將獲得的Ξ相相電流通過Clarke變換公式轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系下電 流。
[0065] 步驟S214,對同步頻率We進(jìn)行積分得到坐標(biāo)變換角度。
[0066] 步驟S216,根據(jù)坐標(biāo)變換角度，計算出正弦值和余弦值。
[0067] 步驟S218,根據(jù)坐標(biāo)變換角度及對應(yīng)計算出正弦值和余弦值，將兩相靜止坐標(biāo)系 下的電流通過park變換轉(zhuǎn)換為M-T旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電機(jī)的反饋勵磁電流、反饋轉(zhuǎn)矩電流。
[0068] 在本實施例中，電機(jī)的反饋勵磁電流和反饋轉(zhuǎn)矩電流需要計算得出。具體為，根據(jù) Ξ相相電流總和為零求出第Ξ相電流。然后依次通過Clarke變換、park變換獲得M-T旋轉(zhuǎn)坐 標(biāo)系下的反饋勵磁電流、反饋轉(zhuǎn)矩電流。
[0069] 在park換之前，需要求取對應(yīng)的坐標(biāo)變換角度和對應(yīng)的正弦值、余弦值。
[0070] 步驟B、計算出電機(jī)的給定轉(zhuǎn)矩電流，并根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩電流計算出給定勵磁電流。
[0071] 請結(jié)合圖3。
[0072] 步驟B包括：
[0073] 步驟S310,將電機(jī)的目標(biāo)頻率與檢測頻率進(jìn)行PID調(diào)節(jié)后，根據(jù)速度環(huán)的輸出計算 出電機(jī)的給定轉(zhuǎn)矩電流。
[0074] 步驟S312,將給定轉(zhuǎn)矩電流帶入MTPA公式，并計算出給定勵磁電流。
[00巧]具體的，步驟S310包括：
[0076] 根據(jù)公式(1)計算給定勵磁電流；
[0077]
公或（1 );
[007引其中，Ψ為電機(jī)磁通、Ld為d軸電感、Lq為q軸電感、It為給定轉(zhuǎn)矩電流、Im為給定勵 磁電流。
[0079] 步驟C、將反饋勵磁電流、反饋轉(zhuǎn)矩電流、給定轉(zhuǎn)矩電流及給定勵磁電流帶入電機(jī) 的電流環(huán)，并計算出電流環(huán)的勵磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓。
[0080] 步驟C包括:將反饋勵磁電流、反饋轉(zhuǎn)矩電流、給定轉(zhuǎn)矩電流及給定勵磁電流帶入 電機(jī)的電流環(huán)后，對該電流環(huán)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。
[0081 ] PID調(diào)節(jié)(PID regulating)是經(jīng)典控制理論中控制系統(tǒng)的一種基本調(diào)節(jié)方式.是 具有比例、積分和微分作用的一種線性調(diào)節(jié)規(guī)律。PID調(diào)節(jié)的作用是將給定值r與被控變量 的實際量測值y的偏差。
[0082] 此時，帶入電流環(huán)的反饋勵磁電流、反饋轉(zhuǎn)矩電流、給定轉(zhuǎn)矩電流及給定勵磁電流 均為電機(jī)當(dāng)前的實時電流。
[0083] 步驟D、將勵磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓采用空間電壓矢量轉(zhuǎn)換為驅(qū)動信號，并將驅(qū)動信號 作用于電機(jī)上，并采樣此時電機(jī)上產(chǎn)生的反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流。
[0084] 請結(jié)合圖4。
[0085] 步驟D包括：
[0086] 步驟S410,勵磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓采用空間電壓矢量轉(zhuǎn)換為6路驅(qū)動信號。
[0087] 步驟S412,將6路驅(qū)動信號經(jīng)過智能功率模塊作用于電機(jī)上。
[0088] 步驟S414，采樣此時電機(jī)上的反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流。
[0089] 步驟E、將步驟D中的反饋勵磁電流替代步驟A中的反饋勵磁電流，并采用步驟D中 給定轉(zhuǎn)矩電流計算步B中的給定勵磁電流后，重復(fù)步驟C-D后再次采樣此時電機(jī)上產(chǎn)生的反 饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流。
[0090] 在本實施例中，執(zhí)行步驟A獲取電機(jī)當(dāng)前的反饋轉(zhuǎn)矩電流，并讀取步驟E中電機(jī)當(dāng) 前的反饋勵磁電流。
[0091] 執(zhí)行步驟B，利用步驟D中的給定轉(zhuǎn)矩電流計算出當(dāng)前的給定轉(zhuǎn)矩電流。
[0092] 將上述當(dāng)前的反饋勵磁電流、反饋轉(zhuǎn)矩電流、給定轉(zhuǎn)矩電流及給定勵磁電流帶入 步驟C中，并執(zhí)行步驟C-D后，再次采樣此時電機(jī)上產(chǎn)生的反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流。 [0093 ] 步驟F、重復(fù)上述步驟A-E，直至電機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流達(dá)到動態(tài)穩(wěn)定。
[0094]按上述執(zhí)行過程，將采樣的反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流反復(fù)迭代如上述方法， 最終能夠計算出穩(wěn)定狀態(tài)的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，即電機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。
[00M]具體的，基于上述實施例，永磁同步電機(jī)控制方法的工作原理如下：
[0096] 首先，執(zhí)行步驟A-D，其中，步驟A和步驟B沒有先后順序，兩者可W任意順序執(zhí)行。 執(zhí)行完畢步驟A-D后，會獲取電機(jī)當(dāng)前的反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流。
[0097] 在步驟E中，會再次執(zhí)行一遍步驟A-D，但是，需將步驟A-D中的反饋勵磁電流和給 定轉(zhuǎn)矩電流替換為上次執(zhí)行步驟D獲取的反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流。即反饋勵磁電流、 反饋轉(zhuǎn)矩電流、給定轉(zhuǎn)矩電流及給定勵磁電流均為電機(jī)當(dāng)前的實時電流。執(zhí)行步驟E后，會 再次獲取電機(jī)當(dāng)前的反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流。
[0098] 按上述步驟反復(fù)迭代，即每次都采用最新采樣的反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流作 為計算下次勵磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓的已知量，然后再通過計算出的勵磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓獲取 電機(jī)當(dāng)前的反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流。
[0099] 由此可知，上述方法僅需選取MTPA公式中的一部分，即可達(dá)到MTPA的效果，減少了 計算量，并提高了電機(jī)系統(tǒng)的忍片利用效率。
[0100] 請結(jié)合圖5。
[0101] 基于上述所有實施例，一種永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，包括檢測模塊501、計算模塊 502、轉(zhuǎn)換模塊503及采樣模塊504。
[0102] 檢測模塊501用于檢測電機(jī)定子的輸出電流。計算模塊502用于根據(jù)電機(jī)定子的輸 出電流計算出電機(jī)的反饋勵磁電流及反饋轉(zhuǎn)矩電流;計算模塊502還用于計算出電機(jī)的給 定轉(zhuǎn)矩電流，并根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩電流計算出給定勵磁電流;計算模塊502將反饋勵磁電流、反 饋轉(zhuǎn)矩電流、給定轉(zhuǎn)矩電流及給定勵磁電流帶入電機(jī)的電流環(huán)，并計算出電流環(huán)的勵磁電 壓和轉(zhuǎn)矩電壓;轉(zhuǎn)換模塊503用于將勵磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓采用空間電壓矢量轉(zhuǎn)換為驅(qū)動信 號，并將驅(qū)動信號作用于電機(jī)上，采樣模塊504用于采樣此時電機(jī)上產(chǎn)生的反饋勵磁電流和 給定轉(zhuǎn)矩電流;計算模塊502將采樣模塊504采樣的反饋勵磁電流、給定轉(zhuǎn)矩電流，及將再次 計算出的反饋轉(zhuǎn)矩電流、給定勵磁電流帶入電機(jī)的電流環(huán)，并計算出電流環(huán)的勵磁電壓和 轉(zhuǎn)矩電壓;采樣模塊504用于重復(fù)采樣該反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流，直至電機(jī)的轉(zhuǎn)矩電 流和勵磁電流達(dá)到動態(tài)穩(wěn)定。
[0103] 檢測模塊501還用于根據(jù)變頻器內(nèi)置的相電流檢測電路檢測出電機(jī)定子的Ξ相相 電流。
[0104] 轉(zhuǎn)換模塊503用于將獲得的Ξ相相電流通過Clarke變換公式轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo) 系下電流。
[0105] 計算模塊502用于對同步頻率We進(jìn)行積分得到坐標(biāo)變換角度。
[0106] 計算模塊502還用于根據(jù)坐標(biāo)變換角度，計算出正弦值和余弦值。
[0107] 計算模塊502還用于根據(jù)坐標(biāo)變換角度及對應(yīng)計算出正弦值和余弦值，將兩相靜 止坐標(biāo)系下的電流通過park變換轉(zhuǎn)換為M-T旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電機(jī)的反饋勵磁電流、反饋轉(zhuǎn) 矩電流。
[0108] 計算模塊502還用于將電機(jī)的目標(biāo)頻率與檢測頻率進(jìn)行PID調(diào)節(jié)后，根據(jù)速度環(huán)的 輸出計算出電機(jī)的給定轉(zhuǎn)矩電流。
[0109] 計算模塊502還用于將給定轉(zhuǎn)矩電流帶入MTPA公式，并計算出給定勵磁電流。
[0110] 計算模塊502根據(jù)公式(1)計算給定勵磁電流；
[01川
公式（1);
[0112] 其中，Ψ為電機(jī)磁通、Ld為d軸電感、Lq為q軸電感、It為給定轉(zhuǎn)矩電流、Im為給定勵 磁電流。
[0113] 計算模塊502還用于將反饋勵磁電流、反饋轉(zhuǎn)矩電流、給定轉(zhuǎn)矩電流及給定勵磁電 流帶入電機(jī)的電流環(huán)后，對該電流環(huán)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。
[0114] 上述永磁同步電機(jī)控制方法和系統(tǒng)通過檢測電機(jī)定子的輸出電流，根據(jù)該輸出電 流計算出電機(jī)的反饋勵磁電流及反饋轉(zhuǎn)矩電流;再計算出電機(jī)的給定轉(zhuǎn)矩電流和給定勵磁 電流;將上述反饋勵磁電流、反饋轉(zhuǎn)矩電流、給定轉(zhuǎn)矩電流和給定勵磁電流帶入電流環(huán)后計 算出電流環(huán)的勵磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓。將該勵磁電壓和該轉(zhuǎn)矩電壓轉(zhuǎn)換為驅(qū)動信號作用于電 機(jī)上，并采樣此時電機(jī)上的反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流。將采樣的反饋勵磁電流和給定 轉(zhuǎn)矩電流重復(fù)帶入上述過程中，并采樣出新的反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流，直至電機(jī)的 轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流達(dá)到動態(tài)穩(wěn)定。因此，上述計算過程采用迭代的方式，僅選取MTPA公式 中的一部分，即可達(dá)MTPA(最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制）的效果，減少了程序的運(yùn)算量，并提高了電機(jī)相關(guān) 系統(tǒng)的忍片利用效率。
[0115] W上所述實施例的各技術(shù)特征可W進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實 施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要運(yùn)些技術(shù)特征的組合不存 在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。
[0116] W上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來 說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可W做出若干變形和改進(jìn)，運(yùn)些都屬于本發(fā)明的保護(hù) 范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)W所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種永磁同步電機(jī)控制方法，包括以下步驟： 步驟A、檢測電機(jī)定子的輸出電流，根據(jù)所述電機(jī)定子的輸出電流計算出所述電機(jī)的反 饋勵磁電流及反饋轉(zhuǎn)矩電流； 步驟B、計算出所述電機(jī)的給定轉(zhuǎn)矩電流，并根據(jù)所述給定轉(zhuǎn)矩電流計算出給定勵磁電 流； 步驟C、將所述反饋勵磁電流、所述反饋轉(zhuǎn)矩電流、所述給定轉(zhuǎn)矩電流及所述給定勵磁 電流帶入所述電機(jī)的電流環(huán)，并計算出電流環(huán)的勵磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓； 步驟D、將所述勵磁電壓和所述轉(zhuǎn)矩電壓采用空間電壓矢量轉(zhuǎn)換為驅(qū)動信號，并將所述 驅(qū)動信號作用于所述電機(jī)上，并采樣此時電機(jī)上產(chǎn)生的反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流； 步驟E、將步驟D中的反饋勵磁電流替代步驟A中的反饋勵磁電流，并采用步驟D中給定 轉(zhuǎn)矩電流計算步B中的給定勵磁電流后，重復(fù)步驟C-D后再次采樣此時電機(jī)上產(chǎn)生的反饋勵 磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流； 重復(fù)上述步驟A-E，直至電機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流達(dá)到動態(tài)穩(wěn)定。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)控制方法，其特征在于，所述步驟A包括： 根據(jù)變頻器內(nèi)置的相電流檢測電路檢測出電機(jī)定子的三相相電流； 將獲得的三相相電流通過Clarke變換公式轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系下電流； 對同步頻率We進(jìn)行積分得到坐標(biāo)變換角度； 根據(jù)坐標(biāo)變換角度，計算出正弦值和余弦值； 根據(jù)坐標(biāo)變換角度及對應(yīng)計算出正弦值和余弦值，將兩相靜止坐標(biāo)系下的電流通過 park變換轉(zhuǎn)換為Μ-T旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的所述電機(jī)的反饋勵磁電流、反饋轉(zhuǎn)矩電流。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)控制方法，其特征在于，所述步驟B包括： 將所述電機(jī)的目標(biāo)頻率與檢測頻率進(jìn)行PID調(diào)節(jié)后，根據(jù)速度環(huán)的輸出計算出所述電 機(jī)的給定轉(zhuǎn)矩電流； 將所述給定轉(zhuǎn)矩電流帶入MTPA公式，并計算出所述給定勵磁電流。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁同步電機(jī)控制方法，其特征在于， 所述將所述給定轉(zhuǎn)矩電流帶入MTPA公式，并計算出所述給定勵磁電流的步驟包括： 根據(jù)公式(1)計算給定勵磁電流；其中，Ψ為電機(jī)磁通、Ld為d軸電感、Lq為q軸電感、It為給定轉(zhuǎn)矩電流、Im為給定勵磁電 流。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)控制方法，其特征在于，所述步驟C包括： 將所述反饋勵磁電流、所述反饋轉(zhuǎn)矩電流、所述給定轉(zhuǎn)矩電流及所述給定勵磁電流帶 入所述電機(jī)的電流環(huán)后，對該電流環(huán)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)控制方法，其特征在于，所述步驟D包括： 所述勵磁電壓和所述轉(zhuǎn)矩電壓采用空間電壓矢量轉(zhuǎn)換為6路驅(qū)動信號； 將所述6路驅(qū)動信號經(jīng)過智能功率模塊作用于所述電機(jī)上； 采樣此時所述電機(jī)上的反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流。7. -種永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括檢測模塊、計算模塊、轉(zhuǎn)換模塊及采 樣模塊； 所述檢測模塊用于檢測電機(jī)定子的輸出電流； 所述計算模塊用于根據(jù)所述電機(jī)定子的輸出電流計算出所述電機(jī)的反饋勵磁電流及 反饋轉(zhuǎn)矩電流； 所述計算模塊還用于計算出所述電機(jī)的給定轉(zhuǎn)矩電流，并根據(jù)所述給定轉(zhuǎn)矩電流計算 出給定勵磁電流； 所述計算模塊將所述反饋勵磁電流、所述反饋轉(zhuǎn)矩電流、所述給定轉(zhuǎn)矩電流及所述給 定勵磁電流帶入所述電機(jī)的電流環(huán)，并計算出電流環(huán)的勵磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓； 所述轉(zhuǎn)換模塊用于將所述勵磁電壓和所述轉(zhuǎn)矩電壓采用空間電壓矢量轉(zhuǎn)換為驅(qū)動信 號，并將所述驅(qū)動信號作用于所述電機(jī)上，所述采樣模塊用于采樣此時電機(jī)上產(chǎn)生的反饋 勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流； 所述計算模塊將采樣模塊采樣的所述反饋勵磁電流、所述給定轉(zhuǎn)矩電流，及將再次計 算出的所述反饋轉(zhuǎn)矩電流、所述給定勵磁電流帶入所述電機(jī)的電流環(huán)，并計算出電流環(huán)的 勵磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓;所述采樣模塊用于重復(fù)采樣該反饋勵磁電流和給定轉(zhuǎn)矩電流，直至 電機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流達(dá)到動態(tài)穩(wěn)定。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測模塊還用于根 據(jù)變頻器內(nèi)置的相電流檢測電路檢測出電機(jī)定子的三相相電流； 所述轉(zhuǎn)換模塊用于將獲得的三相相電流通過Clarke變換公式轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系 下電流； 所述計算模塊用于對同步頻率We進(jìn)行積分得到坐標(biāo)變換角度； 所述計算模塊還用于根據(jù)坐標(biāo)變換角度，計算出正弦值和余弦值； 所述計算模塊還用于根據(jù)坐標(biāo)變換角度及對應(yīng)計算出正弦值和余弦值，將兩相靜止坐 標(biāo)系下的電流通過park變換轉(zhuǎn)換為Μ-T旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的所述電機(jī)的反饋勵磁電流、反饋轉(zhuǎn) 矩電流。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述計算模塊還用于將 所述電機(jī)的目標(biāo)頻率與檢測頻率進(jìn)行PID調(diào)節(jié)后，根據(jù)速度環(huán)的輸出計算出所述電機(jī)的給 定轉(zhuǎn)矩電流； 所述計算模塊還用于將所述給定轉(zhuǎn)矩電流帶入MTPA公式，并計算出所述給定勵磁電 流； 所述計算模塊根據(jù)公式(1)計算給定勵磁電流；其中，Ψ為電機(jī)磁通、Ld為d軸電感、Lq為q軸電感、It為給定轉(zhuǎn)矩電流、Im為給定勵磁電 流。10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述計算模塊還用于 將所述反饋勵磁電流、所述反饋轉(zhuǎn)矩電流、所述給定轉(zhuǎn)矩電流及所述給定勵磁電流帶入所 述電機(jī)的電流環(huán)后，對該電流環(huán)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。
【文檔編號】H02P21/14GK106059427SQ201610511750
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】張寧
【申請人】深圳市海浦蒙特科技有限公司