CN110518849A - 一种永磁同步电机最大转矩电流比电压矢量定向控制方法 - Google Patents
一种永磁同步电机最大转矩电流比电压矢量定向控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110518849A CN110518849A CN201910829804.5A CN201910829804A CN110518849A CN 110518849 A CN110518849 A CN 110518849A CN 201910829804 A CN201910829804 A CN 201910829804A CN 110518849 A CN110518849 A CN 110518849A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- voltage
- voltage vector
- duty ratio
- computing module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
- H02P21/18—Estimation of position or speed
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
- H02P21/20—Estimation of torque
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
本发明公开了一种永磁同步电机最大转矩电流比电压矢量定向控制方法,所述方法的实现***包括九个部分:电压源逆变桥、永磁同步电机、转子位置检测模块、坐标变换模块、角速度计算模块、速度反馈模块、电流反馈模块、电压反馈模块、VVDC模块。所述电压反馈模块用于实现最大转矩电流比控制策略。所述VVDC模块包括:电压矢量计算模块、电压矢量扇区判断模块、占空比计算模块、调制波发生器、三角载波发生器、PWM发生器。所述最大转矩电流比电压矢量定向控制方法,无需进行Park逆坐标变换,能有效解决现有SVPWM算法中存在的坐标变换复杂、扇区判断运算繁琐、占空比计算冗余的问题,为永磁同步电机最大转矩电流比控制策略的实现提供了一种简单、有效的控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种永磁同步电机最大转矩电流比电压矢量定向控制方法,属于电机控制领域。
背景技术
永磁同步电机(PMSM,permanent magnet synchronous motor)具有结构简单、功率密度高、效率高等特点,近年来许多学者对其控制方法进行了研究。
现有技术通常采用空间电压矢量脉宽调制(SVPWM,space vector pulse widthmodulation)对PMSM进行控制,但现有SVPWM算法需要进行三次复杂的坐标变换(Park变换、Clarke变换和Park逆变换),且在电压矢量扇区判断和占空比计算过程中存在运算繁琐、计算冗余等问题。“基于调制函数的SVPWM算法”(见《电工技术学报》,2008)针对现有SVPWM算法进行改进,提出基于调制函数的算法,使现有SVPWM算法得到简化。本发明提出一种电压矢量定向控制(VVDC,voltage vector directional control)方法,所提出控制算法不包含Park逆坐标变换,且扇区判断过程简洁高效、占空比计算过程可减少一个无关电压矢量的计算。所提出的VVDC方法能有效解决现有SVPWM算法中存在的坐标变换复杂、扇区判断运算繁琐、占空比计算冗余的问题。
最大转矩电流比(MTPA,maximum torque per ampere)控制策略可使PMSM在相电流相同的情况下输出最大转矩,进而减少电机定子铜耗和铁耗、减小逆变器容量。本发明在所提出VVDC方法的基础上,提出一种对d-q轴电流补偿的电压反馈MTPA控制方法,可有效实现PMSM的MTPA控制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种永磁同步电机最大转矩电流比电压矢量定向控制方法。
为实现所述控制方法,本发明采用的***见附图1,包括:电压源逆变桥、永磁同步电机、转子位置检测模块、坐标变换模块、角速度计算模块、速度反馈模块、电流反馈模块、电压反馈模块、VVDC模块。
其中,所述转子位置检测模块用于实时检测转子位置,并将输出值θ送到坐标变换模块、角速度计算模块和VVDC模块。
其中,所述坐标变换模块,包括:Clarke变换模块、Park变换模块。相电流ia、ib、ic经Clarke变换模块和Park变换模块,将输出值id、iq送到电流反馈模块。
其中,所述角速度计算模块用于计算电机转子旋转的角速度,并将输出值ω送到速度反馈模块。
其中,所述速度反馈模块将角速度给定值ωref和ω的差值经速度反馈PI控制器,输出iq *到电流反馈模块,用于实现PMSM的速度控制。
其中,所述电流反馈模块将d轴电流补偿值idcom和id的差值、q轴电流补偿值iqcom与iq *之和并减去iq的差值,分别经电流反馈PI控制器,输出vd、vq到电压反馈模块和VVDC模块。
其中,所述电压反馈模块用于实现MTPA控制策略:MTPA电压计算模块用于计算MTPA策略下的d轴电压Vd和q轴电压Vq,Vd与vd、Vq与vq的差值分别经电压反馈PI控制器输出电流补偿值idcom和iqcom到电流反馈模块。
其中,所述VVDC模块包括:电压矢量计算模块、电压矢量扇区判断模块、占空比计算模块、调制波发生器、三角载波发生器、PWM发生器。电压矢量计算模块用于计算电压矢量的幅值和位置;电压矢量扇区判断模块用于判断电压矢量所在的扇区;占空比计算模块用于计算电压矢量所在扇区两个基本电压矢量的占空比;调制波发生器用于产生调制波;三角载波发生器用于产生三角载波;PWM发生器用于产生PWM信号。
其中,所述电压矢量计算模块将计算得到的电压矢量幅值Vs *输出到占空比计算模块;输出角度δ*并用于电压矢量位置角θ*的计算(θ*=δ*+θ+π/2),θ*值输入到电压矢量扇区判断模块。
其中,所述电压矢量扇区判断模块将扇区判断值n分别输出到占空比计算模块和调制波发生器。
其中,所述占空比计算模块由电压矢量计算模块输出的电压矢量幅值Vs *和n作为输入,并将计算得到的两个基本电压矢量占空比kI和kII输出到调制波发生器。
其中,所述调制波发生器由占空比计算模块的输出kI和kII、电压矢量扇区判断模块的输出n分别作为输入,并将计算得到的调制波Ta、Tb和Tc输出到PWM发生器。
其中,所述三角载波发生器用于产生三角载波并输出到PWM发生器。
其中,所述PWM发生器由调制波发生器和三角载波发生器的输出作为输入,PWM发生器产生PWM信号送到电压源逆变桥。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明:
附图说明
图1最大转矩电流比电压矢量定向控制方法***结构框图;
图2电压矢量所在扇区位置示意图。
具体实施方式
本发明提供一种永磁同步电机的最大转矩电流比电压矢量定向控制方法,实现该方法的***见附图1,转子位置检测模块用于实时检测转子位置,并将输出值θ送到坐标变换模块和角速度计算模块;角速度计算模块将输出值ω送到速度反馈模块;速度反馈模块将角速度给定值ωref和ω的差值经速度反馈PI控制器,输出iq *到电流反馈模块;电压反馈模块输出d、q轴电流补偿值idcom、iqcom,并输出至电流反馈模块;相电流ia、ib、ic经Clarke变换模块、Park变换模块,将输出值id、iq送到电流反馈模块;电流反馈模块将d轴电流补偿值idcom和id的差值、q轴电流补偿值iqcom与iq *之和并减去iq的差值,分别经电流反馈PI控制器,输出vd、vq到电压反馈模块和VVDC模块;VVDC模块输出PWM波至电压源逆变桥。
所述电压反馈模块包括MTPA电压计算模块和电压反馈PI控制器模块。
所述VVDC模块包括:电压矢量计算模块、扇区判断模块、占空比计算模块、调制波发生器、三角载波发生器、PWM发生器。
具体实施方法如下:
所述MTPA电压计算模块用于实现MTPA控制策略,MTPA控制策略下的d轴电压Vd和q轴电压Vq计算方式为:
Vd=-Vssinδ
Vq=Vscosδ
Vs、Is分别为定子相电压和相电流;Ld、Lq分别为d轴、q轴电感;Xd、Xq分别为d轴、q轴感抗;R为定子相电阻;δ为负载角;ψ为定子电流与q轴间的夹角;φ为Vs和Is的夹角;λm为转子永磁体磁链;Eo为空载反电势。
所述电压矢量计算模块由vd和vq作为输入,用于计算电压矢量的幅值Vs *和角度δ*,计算方式为:
所述扇区判断模块由n、θ*作为输入,根据θ*值判断电压矢量所在扇区位置,电压矢量所在扇区位置示意图见附图2:A-B-C表示三相固定坐标系;d-q表示两相旋转坐标系;V1~V6分别表示用于合成电压矢量的6个基本电压矢量。电压矢量扇区判断步骤如下:
步骤1:计算θ*值,θ*=δ*+θ+π/2;
步骤2:若则n=1;
步骤3:若则n=2;
步骤4:若则n=3;
步骤5:若则n=4;
步骤6:则n=5;
步骤7:则n=6;
步骤8:输出扇区值n。
所述占空比计算模块由n、V*作为输入,根据扇区n值计算产生两个基本电压矢量的占空比kI和kⅡ,计算方法如下:
Vdc表示母线电压。
所述调制波发生器由n、kI、kⅡ作为输入,根据扇区n值计算产生调制波Ta、Tb、Tc并输出至PWM发生器,调制波产生方式为:
当n=1时,
当n=2时,
当n=3时,
当n=4时,
当n=5时,
当n=6时,
Ts为开关周期,k0=(1-kI-kⅡ)/2。
所述电压反馈模块分别对d轴和q轴电流进行补偿控制,用于实现MTPA控制策略;所述VVDC模块用于实现电压矢量的定向控制,且无需进行Park逆坐标变换;所述电压矢量扇区判断模块的扇区判断过程简洁高效;所述占空比计算模块在占空比计算过程中可减少一个无关电压矢量的计算,可解决占空比计算冗余的问题。
所述最大转矩电流比电压矢量定向控制方法,无需进行Park逆坐标变换,能有效解决现有SVPWM算法中存在的坐标变换复杂、扇区判断运算繁琐、占空比计算冗余的问题,为永磁同步电机MTPA控制策略的实现提供了一种简单、有效的控制方法。
Claims (5)
1.一种永磁同步电机最大转矩电流比电压矢量定向控制方法,所述方法的实现***包括:电压源逆变桥(1)、永磁同步电机(2)、转子位置检测模块(3)、坐标变换模块(4)、角速度计算模块(5)、速度反馈模块(6)、电流反馈模块(7)、电压反馈模块(8)、VVDC模块(9)。
所述坐标变换模块(4)包括:Clarke变换模块(4-1)、Park变换模块(4-2)。
所述电压反馈模块(8)包括:MTPA电压计算模块(8-1)、电压反馈PI控制器模块(8-2)。
所述电压反馈模块(8)用于实现MTPA控制策略:MTPA电压计算模块(8-1)用于计算MTPA控制策略下的d轴电压Vd和q轴电压Vq,Vd与vd、Vq与vq的差值分别经电压反馈PI控制器模块(8-2)输出电流补偿值idcom和iqcom到电流反馈模块(7)。
所述VVDC模块(9)包括:电压矢量计算模块(9-1)、电压矢量扇区判断模块(9-2)、占空比计算模块(9-3)、调制波发生器(9-4)、三角载波发生器(9-5)、PWM发生器(9-6)。
所述电压矢量计算模块(9-1)输出角度δ*并用于电压矢量位置角θ*的计算,θ*值输入到电压矢量扇区判断模块(9-2)。所述电压矢量计算模块(9-1)将计算得到的电压矢量幅值Vs *输出到占空比计算模块(9-3)。
所述电压矢量扇区判断模块(9-2)将扇区判断值n分别输出到占空比计算模块(9-3)和调制波发生器(9-4)。
所述占空比计算模块(9-3)由电压矢量计算模块输出的电压矢量幅值Vs *和n作为输入,并将计算得到的两个基本电压矢量占空比kI和kII输出到调制波发生器(9-4)。
所述调制波发生器(9-4)由占空比计算模块(9-3)的输出kI和kII、电压矢量扇区判断模块(9-2)的输出n分别作为输入,将计算得到的调制波Ta、Tb和Tc输出到PWM发生器(9-6)。
2.根据权利要求1所述最大转矩电流比电压矢量定向控制方法,其特征在于,坐标变换模块(4)不包括Park逆坐标变换模块;所述电压反馈模块(8)用于实现MTPA控制策略;所述占空比计算模块(9-3)用于计算两个基本电压矢量的占空比kI和kII,可减少一个无关基本电压矢量占空比的计算。
3.根据权利要求1所述扇区值n计算步骤为:
步骤1:计算θ*值,θ*=δ*+θ+π/2;
步骤2:若则n=1;
步骤3:若则n=2;
步骤4:若则n=3;
步骤5:若则n=4;
步骤6:则n=5;
步骤7:则n=6;
步骤8:输出扇区值n。
4.根据权利要求1所述两个基本电压矢量占空比kI和kII计算步骤为:
vd表示d轴电压,vq表示q轴电压,Vdc表示母线电压。
5.根据权利要求1所述调制波Ta、Tb、Tc产生方式为:
当n=1时,
当n=2时,
当n=3时,
当n=4时,
当n=5时,
当n=6时,
Ts为开关周期,k0=(1-kI-kⅡ)/2。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910829804.5A CN110518849B (zh) | 2019-09-04 | 2019-09-04 | 一种永磁同步电机最大转矩电流比电压矢量定向控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910829804.5A CN110518849B (zh) | 2019-09-04 | 2019-09-04 | 一种永磁同步电机最大转矩电流比电压矢量定向控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110518849A true CN110518849A (zh) | 2019-11-29 |
CN110518849B CN110518849B (zh) | 2020-12-01 |
Family
ID=68630664
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910829804.5A Expired - Fee Related CN110518849B (zh) | 2019-09-04 | 2019-09-04 | 一种永磁同步电机最大转矩电流比电压矢量定向控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110518849B (zh) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104767448A (zh) * | 2014-01-02 | 2015-07-08 | Abb技术有限公司 | 用于电动三相变速电机的控制***和方法 |
CN205029582U (zh) * | 2015-10-29 | 2016-02-10 | 哈尔滨理工大学 | 一种内置式永磁同步电机控制装置 |
CN106452243A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-02-22 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 永磁同步电机的弱磁控制***、方法、冰箱控制器及冰箱 |
CN106788026A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-05-31 | 江苏大学 | 一种空间矢量信号注入永磁同步电机最大转矩电流比控制方法 |
CN109428525A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-03-05 | 天津工业大学 | 基于参数自修正的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法 |
-
2019
- 2019-09-04 CN CN201910829804.5A patent/CN110518849B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104767448A (zh) * | 2014-01-02 | 2015-07-08 | Abb技术有限公司 | 用于电动三相变速电机的控制***和方法 |
CN205029582U (zh) * | 2015-10-29 | 2016-02-10 | 哈尔滨理工大学 | 一种内置式永磁同步电机控制装置 |
CN106452243A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-02-22 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 永磁同步电机的弱磁控制***、方法、冰箱控制器及冰箱 |
CN106788026A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-05-31 | 江苏大学 | 一种空间矢量信号注入永磁同步电机最大转矩电流比控制方法 |
CN109428525A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-03-05 | 天津工业大学 | 基于参数自修正的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
GUOHAI LIU等: ""A Novel MTPA Control Strategy for IPMSM Drives by Space Vector Signal Injection"", 《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS 》 * |
张彤等: ""永磁同步电机弱磁控制策略仿真分析与验证"", 《电子技术与软件工程》 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110518849B (zh) | 2020-12-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Karttunen et al. | Decoupled vector control scheme for dual three-phase permanent magnet synchronous machines | |
CN109347386B (zh) | 一种基于svpwm的五相永磁电机最大转矩电流比容错控制方法 | |
WO2008038338A1 (fr) | Dispositif de commande de vecteur pour moteur de synchronisation à aimant permanent | |
CN107645259A (zh) | 一种电动汽车用驱动电机转矩闭环控制方法 | |
CN105245159A (zh) | 基于新型脉宽调制的五相永磁容错电机直接转矩控制方法 | |
CN106655936B (zh) | 一种少稀土永磁电机零序电流抑制控制***及方法 | |
CN110661461B (zh) | 一种压缩机永磁同步电机控制方法、装置及空调器 | |
JP2004064909A (ja) | モータ制御装置 | |
Zhu et al. | Extended state observer-based sensorless control for high-speed maglev application in single-feeding mode and double-feeding mode | |
JP3852289B2 (ja) | モーター制御装置 | |
Kumar et al. | Modified direct torque control of three-phase induction motor drives with low ripple in flux and torque | |
CN108418485B (zh) | 一种隐极式混合励磁电机恒功率损耗模型预测控制方法 | |
JP5223280B2 (ja) | 電動機付ターボチャージャ制御システム | |
JP2012138982A (ja) | モータ制御装置及び電気機器 | |
JP3939481B2 (ja) | 交流モータの制御装置 | |
CN110518849A (zh) | 一种永磁同步电机最大转矩电流比电压矢量定向控制方法 | |
CN110535390A (zh) | 一种永磁同步电机mtpa控制与fw控制的切换方法 | |
CN101814887B (zh) | 低损耗混合式步进电机驱动控制方法 | |
CN113141139B (zh) | 一种双三相永磁电机五闭环式控制方法及*** | |
Singh et al. | Performance Evaluation of Direct Torque Control with Permanent Magnet Synchronous Motor | |
JP2013038912A (ja) | 電気自動車 | |
Zhang et al. | Direct torque control of permanent magnet synchronous motor | |
Sutikno et al. | A new fixed switching frequency direct torque controlled PMSM drives with low ripple in flux and torque | |
CN113169696A (zh) | 控制方法及相关联的控制*** | |
JP4918891B2 (ja) | 電動機付ターボチャージャ制御システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20201201 Termination date: 20210904 |