一种永磁同步电机的矢量控制方法与流程

本发明涉及电机控制，尤其为一种永磁同步电机的矢量控制方法。

背景技术：

1、在很多永磁同步电机的应用场合，均采用单电阻采样来获取电流，为确保电流测量的准确性，通过软件进行电流重构获得三相电流，以达到矢量控制算法的要求。现有技术中当电机需要低速运行时，就会处于低调制区。这时由于电流采样窗口太小，则无法通过单采样电阻获取电流，进而无法应用传统的矢量控制方法控制电机。鉴于以上问题，本发明提出一种永磁同步电机的矢量控制方法以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种永磁同步电机的矢量控制方法，以解决相关技术中提出的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种永磁同步电机的矢量控制方法，包括如下步骤：

3、s1：pi控制器接收和控制电机的初始电角速度和反馈过来的电机的电角速度的差值信号并根据差值信号输出控制电机运动的控制指令；

4、s2：对控制指令进行park变换；

5、s3：通过脉宽调制技术实现对电机的控制；

6、s4：检测电机转子转动角度并通过微分转化成电机的电角速度并将电角速度传输给park变换；

7、s5：对电机的电角速度信号进行处理分析并反馈转子位置传感器信号给pi控制器。

8、优选的，所述s1中pi控制器通过调节控制量的比例和积分项来实现对系统的控制，所述控制量是由系统输入和s5中反馈信号的差值来决定的。

9、优选的，所述s1中的控制指令为直流力矩电流指令，所述直流力矩电流指令与电机的直流母线等效电压相关。

10、优选的，所述pi控制器输出的直流控制指令需要进行动态限幅，方法如下：

11、

12、其中，isq为q轴电流；usq为q轴电压；rs为电机内阻；ωe为电机的电角速度；ke为反电动势常数；imax为电机绕组的最大电流。

13、优选的，所述park变换将旋转坐标系的控制指令转换为静止坐标系的控制指令。

14、优选的，所述s3中脉宽调制技术为空间矢量脉宽调制，能够将直流母线电压和旋转速度信号转换成相应的脉冲宽度调制信号，然后通过调制该空间矢量的脉宽来实现对电机的控制。

15、优选的，所述电机的电角速度的计算公式为：

16、

17、其中，tcycle为电机旋转360°电角度所需的时间。

18、优选的，所述s5中对转速信号进行处理包括转速标幺化和低通滤波器，所述标幺化是弱化不同变量在数值级别上的差异。

19、优选的，所述s5中反馈转子位置传感器信号包括正反馈。

20、优选的，所述控制方法的开环传递函数为：

21、

22、其中，kc为串联型pi系数；vdc为直流电压；p为电机极对数；ψd为磁链；为额定转速；kd为串联型pi系数；s为复变量；j为转动惯量；lq表示q轴电感；rs为电机内阻；b为阻尼系数；l为直流电感；ke为反电动势常数；τ为滤波器时间常数。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

24、本发明对电流不进行采样，即无电流环控制，仅对转速进行闭环控制，可以进一步降低系统的功耗和计算负担，提高整体效率，仅转速闭环控制时，系统的动态响应和抗干扰能力可能会得到增强，在低速或者大扭矩的场景中，能够提供更好的控制性能并且系统也能运行地非常稳定，同时，为了防止过流，还对电压进行了动态限幅，增加了系统的稳定性。

技术特征：

1.一种永磁同步电机的矢量控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的矢量控制方法，其特征在于，所述s1中pi控制器通过调节控制量的比例和积分项来实现对系统的控制，所述控制量是由系统输入和s5中反馈信号的差值来决定的。

3.根据权利要求1所述的矢量控制方法，其特征在于，s1中的所述控制指令为直流力矩电流指令，所述直流力矩电流指令与电机的直流母线等效电压相关。

4.根据权利要求3所述的矢量控制方法，其特征在于，所述pi控制器输出的直流控制指令需要进行动态限幅，方法如下：

5.根据权利要求3所述的矢量控制方法，其特征在于，所述park变换将旋转坐标系的所述控制指令转换为静止坐标系的所述控制指令。

6.根据权利要求1所述的矢量控制方法，其特征在于，所述s3中脉宽调制技术为空间矢量脉宽调制，能够将直流母线电压和旋转速度信号转换成相应的脉冲宽度调制信号，然后通过调制该空间矢量的脉宽来实现对电机的控制。

7.根据权利要求1所述的矢量控制方法，其特征在于，所述电机的电角速度的计算公式为：

8.根据权利要求1所述的矢量控制方法，其特征在于，所述s5中对转速信号进行处理包括转速标幺化和低通滤波器，所述标幺化是弱化不同变量在数值级别上的差异。

9.根据权利要求1所述的矢量控制方法，其特征在于，所述s5中反馈转子位置传感器信号包括正反馈。

10.根据权利要求1所述的矢量控制方法，其特征在于，所述控制方法的开环传递函数为：

技术总结本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种永磁同步电机的矢量控制方法，包括如下步骤：S1：PI控制器接收和控制电机初始电角速度和反馈过来的电机电角速度的差值信号并根据差值信号输出控制电机运动的控制指令；S2：对控制指令进行Park变换；S3：通过脉宽调制技术实现对电机的控制；S4：检测电机转子转动角度并通过微分转化成电机的电角速度并将电角速度传输给Park变换；S5：对电机电角速度信号进行处理分析并反馈转子位置传感器信号给PI控制器。本发明对电流不进行采样，仅对转速进行闭环控制，可以降低系统的功耗和计算负担，提高整体效率，在低速或者大扭矩的场景中，能够提供更好的控制性能，增加了系统的稳定性。技术研发人员：王昉炜,陈枫祥,张鹏受保护的技术使用者：上海泰崇电气有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29