一种基于参数辨识的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法

摘要

本发明公开了一种基于参数辨识的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法。步骤1：当电机的参数为非线性函数时，确定磁链的辨识；步骤2：确定工作点处磁链变化的导数的辨识；步骤3：基于步骤2的工作点处磁链变化的导数形成的MTPA控制率；步骤4：基于步骤3的MTPA控制率得到电流的指令值。本发明通过采用新型的MTPA策略的控制条件，结合在线参数辨识方法，解决了MTPA工作点难以在线计算的难题，无需预先标定，且方法不受环境温度影响。

说明书

技术领域

本发明属于永磁同步电机驱动控制领域；具体涉及一种基于参数辨识的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法。

背景技术

目前内插式永磁同步电机多采用最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere,MTPA)控制策略，由于电机电参数受电机工作状态机环境温度的影响，具有波动性，因此MTPA工作曲线难以直接计算，需要通过大量测试工作标定MTPA工作曲线，工作量较大。另外预先标定的曲线无法对电机工作温度进行补偿，实际使用时仍存在一定偏差。

发明内容

本发明提供了一种于参数辨识的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法，通过采用新型的MTPA策略的控制条件，结合在线参数辨识方法，解决了MTPA工作点难以在线计算的难题，无需预先标定，且方法不受环境温度影响。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于参数辨识的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

步骤1：当电机的参数为非线性函数时，确定磁链的辨识；

步骤2：确定工作点处磁链变化的导数的辨识；

步骤3：基于步骤2的工作点处磁链变化的导数形成的MTPA控制率；

步骤4：基于步骤3的MTPA控制率得到电流的指令值。

本发明的有益效果是：实现了MTPA控制最优工作点的在线计算，无需对电机进行转矩标定工作，节省的系统调试时间；同时，这种方法不受参数变化的影响，提高了系统的稳定性。

附图说明

附图1本发明与现有技术Ld与Ldd定义的差别示意图。

附图2本发明MTPA策略流程图。

附图3本发明所提算法和实际MTPA电流曲线示意图。

附图4电机空载状态下实际的dq轴电流。

附图5电机的电流动态响应波形。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种基于参数辨识的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

步骤1：当电机的参数为非线性函数时，确定磁链的辨识；

步骤2：确定工作点处磁链变化的导数的辨识；

步骤3：基于步骤2的工作点处磁链变化的导数形成的MTPA控制率；

步骤4：基于步骤3的MTPA控制率得到电流的指令值。

进一步的，所述步骤1中电机的参数为非线性函数具体为，

电机的参数Ψ

式中，Ψ

电机电流的计算公式为，

最大转矩电流比MTPA的控制条件为，在相同的转矩输出条件下，寻找最小的i

利用拉格朗日函数计算满足式最大转矩电流比MTPA的参数条件，构造用的拉格朗日函数为，

式中，T

求解公式(3)的偏导数为，

令

式(5)简化为，

最大转矩电流比MTPA的条件表示为，

从式(7)可知，若要达成最大转矩电流比MTPA条件，需要辨识的参数共六个，分别是电机在dq坐标系下的磁链Ψ

一般来说，L

辨识的量简化为四个，电机在dq坐标系下的磁链Ψ

进一步的，所述步骤1中磁链的辨识具体为，

磁链与电压的关系为，

式中，其中u

从式(9)可知，磁链通过积分器实现辨识，但积分器存在直流偏置问题，不能直接采用，一般采用二阶广义积分器(Second-Order Generalized Integrator，SOGI)形式或者高通滤波器代替，这里采用二阶广义积分器SOGI完成积分，SOGI传递函数为，

式中，s为拉普拉斯变换的复变量。

注意，在ω＝0的情况下，采用积分器原理辨识磁链的方法将失效，输出一直为0；实际应用中，当速度低到一定程度，辨识精度迅速衰减；

磁链在静止坐标系下的估计值为，

式中，

转坐标系下的磁链估计值为，

式中，θ为电机的电角度。

进一步的，所述步骤2工作点处磁链变化的导数的辨识具体为，

L

L

相电机注入高频谐波为，

式中，i

利用小信号分析方法，当I

将式(14)代入到式(1)，得稳态下电机电压方程为，

式中，u

电压高频分量可以分解为

参数辨识公式为

注入谐波的控制策略采用谐振控制方式，控制器传递函数为

进一步的，所述步骤3具体为，获得L

首先，电机i

其中，i

当F＝0时，电机实现MTPA控制，利用积分控制器实现i

实施例2

利用一台750W的永磁同步电机进行了相关实验，先通过实际测试，获得电机实际的MTPA电流曲线，作为对照；再利用本专利所提算法获得另一组MTPA电流曲线，通过比对发现，本发明所提算法和实际MTPA电流曲线较为接近如图3所示。

图4为电机空载状态下实际的dq轴电流，从图中可以看出，电机电流中包含了注入的小幅值的正弦信号。

图5为电机的电流动态响应波形，iq从0A变化到10A，再减小到0A，id则根据本专利所提算法，进行了相应的电流变化。