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申请/专利权人：长沙理工大学

摘要：本发明公开了基于转矩自适应调整的双三相永磁电机弱磁控制优化方法；所述的控制方法首先通过空间矢量解耦得到基波电流分量，通过对d轴电流的调节，实现双三相永磁电机的弱磁控制；为提升其动态性能，设计电流环‑电压环的双PI调节器结构，电流环调节器输出直流母线参考电压，电压环调节器输出参考弱磁电流；在线性调制区间时，电压给定值设定为0.577Udc，系统运行性能好，运行到过调制区间时，根据转矩需求动态调整直流母线参考电压给定值，提升响应速度；该方法解决固定电压给定不能同时满足高转矩需求和动态性能恶化的问题，提升双三相永磁电机控制系统性能。

主权项：1.基于转矩自适应调整的双三相永磁电机弱磁控制优化方法，其特征在于：通过判断转矩需求工况，自适应动态调整直流母线参考电压大小，建立弱磁电压控制，产生弱磁参考电流，实现高速弱磁控制；包括以下步骤：S1通过电流传感器采集双三相永磁电机运行下的六相电流ia、ib、ic、id、ie、if，通过转子位置传感器测量得到转子的位置信号θr；S2运用空间矢量解耦控制方法，实现对六相永磁电机的转矩与磁场的解耦控制；首先对六相电流进行6s2s的Clack变换和2s2r的Park变换，得到双三相永磁电机dq轴坐标系下的d轴反馈电流isd和q轴反馈电流isq：Clack变换如下：Park变换如下：将电机绕组A相轴线定义为α轴，与之相垂直的定义为β轴，αβ轴是等效两相静止坐标系；转子磁链的轴向定义为d轴，与之相垂直的定义为q轴，dq轴是等效的两相旋转坐标系；iα和iβ分别表示两相静止坐标系下的α轴电流和β轴电流；S3对基波平面的q轴反馈电流isq进行转速-电流双闭环控制，对d轴反馈电流isd进行弱磁控制，以实现对双三相永磁电机的控制：为使电机达到目标速度运行，设定电机运行的参考转速为wref，参考转速wref与反馈转速wfdb作差，得到的差值通过PI调节器得到q轴参考电流q轴参考电流与q轴反馈电流isq作差，得到的差值通过PI调节器得到参考q轴参考电压uq；反馈转速wfdb可由转子位置信号通过微分计算得到：wfdb＝dθrdt；通过弱磁控制方式得到d轴参考电流d轴参考电流与d轴反馈电流isd作差，得到的差值经过PI调节器得到参考d轴参考电压ud；S4d轴参考电流通过弱磁控制方式产生，该弱磁控制方式由电流环与电压环组成的双闭环系统组成：S4.1弱磁控制的外环为电流环，电流环调节器设置的给定信号为其中isq,ref0＝isq,max+i0，i0为一个常值，isq,max为q轴最大允许电流值，isq,max也为电流环调节器的反馈信号，电流环调节器的输出信号为直流母线参考电压us,ref，电流环调节器的输出信号限制在0.577Udc到0.644Udc之间，Udc为直流母线电压，从而实现根据负载工况，动态调整直流母线参考电压幅值，以应用于过载或加速工况，使变流器获得更高的电压利用率，输出更大的电流和电磁转矩；S4.2电流环调节器运行于稳态工况：通过判断参考转速wref与实际转速wfdb之间的转速误差Δwr，当转速误差满足|Δwr|＝|wref-wfdb|we,set1时，认定为稳态工况，其中we,set1为设定的转速稳态误差阀值；此时电流调节器正常工作从而实现动态调整给定电压的幅值，其中Δwr0时，i0是一个大于0的常值，使直流母线参考电压us,ref增加，Δwr0时，i0是一个小于0的常值，使直流母线参考电压us,ref减少，从而根据负载转矩需求动态调整电压幅值；S4.3电流环调节器运行于动态工况：为了提升极端转矩需求的响应速度，引入快速投切模块；当判断参考转速wref与实际转速wfdb之间的误差Δwr满足|Δwr|＝|wref-wfdb|we,set2，we,set2为转速动态误差阀值，表明亟需转矩电流满足转速需求，通过快速投切模块，快速置位电流环调节器的参考电流信号isq,ref0＝isq,max和输出参考电压信号usref＝0.644Udc，从而实现最大限度提升输出转矩；当不满足|Δwr|＝|wref-wfdb|we,set2条件时，退出快速投切模块；快速投切模块仅仅应用于急加速和高转矩需求工况；S4.4弱磁控制的内环为电压环，电压环调节器的给定信号为电流环输出的直流母线参考电压usref，电压环调节器的反馈信号为实际电压矢量幅值电压环调节器的输出信号为弱磁参考电流电压环调节器的输出信号限制在-Id,max到0，Id,max表示d轴弱磁电流最大允许值；通过控制弱磁参考电流的大小，从而提升双三相永磁电机的运行转速，实现高速弱磁控制；通过判断us的幅值，判断控制系统是否需要运行在过调制区间；当us0.577Udc时，运行在线性调制区间；当0.577Udcus0.644Udc时，运行在过调制区间，通过过调制控制方法，增大输出电压的基波幅值。

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