CN113037169A - 永磁同步电机无感foc控制低频带载启动***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了永磁同步电机技术领域的一种永磁同步电机无感FOC控制低频带载启动***及方法，该***包括有用于驱动电动汽车的永磁同步电机，该***还包括有用于观测所述永磁同步电机低频工作时转速的电机转速估计器和无感FOC控制单元，所述电机转速估计器包括有用于观测所述永磁同步电机定子磁链的模糊DTC磁链观测器，获得低频时永磁同步电机磁场定向，无感FOC控制单元通过电机转速估计器获取电机转速信息，实现在低频的情况下满载启动控制，本发明可以实现电机低频带载启动实现大力矩，低噪声，高稳定控制，从而满足电动大巴车的严苛工况使用。

Description

永磁同步电机无感FOC控制低频带载启动***及方法
技术领域
本发明涉及永磁同步电机技术领域，具体为一种永磁同步电机无感FOC控制低频带载启动***及方法。
背景技术
在汽车电动化趋势发展推动下，越来越多汽车部件实现电动驱动。纯电动商用大巴车上就是个典型电动化应用，如今大巴车上的空压机打气泵，空调压缩机都使用体积更小，效率更高永磁同步电机提供驱动动力，要求带负载平稳启动工作。在最求低成本，高稳定性，更高效率目标下，永磁同步电机基本使用无感FOC磁场空间矢量定向算法控制。
但是由于无感FOC控制算法依赖于电机转速观测，然而在电机低频接近0速时，电机电流接近直流，电机转速无法观测，导致磁场观测无法定向，所以使用中电机启动需要特殊处理，有使用高频电压注入法，但是该方法会有高频噪音，客户无法接受；有使用开环VF拖动启动，但是带载启动情况下，效果很不理想。
基于此，本发明设计了一种永磁同步电机无感FOC控制低频带载启动***及方法，以解决上述出现的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种永磁同步电机无感FOC控制低频带载启动***及方法，以解决上述背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种永磁同步电机无感FOC控制低频带载启动***，该***包括有用于驱动电动汽车的永磁同步电机，该***还包括有用于观测所述永磁同步电机低频工作时转速的电机转速估计器和无感FOC控制单元；
所述无感FOC控制单元包括有用于观测所述永磁同步电机中高频工作时转速的FOC电机磁场观测模块、基于所述永磁同步电机转速值计算永磁同步电机磁场定向的FOC磁场定向算法控制模块和用于控制所述永磁同步电机的FOC控制模块。
优选的，所述电机转速估计器包括有用于观测所述永磁同步电机定子磁链的模糊DTC磁链观测器。
优选的，所述电机转速估计器包括有模糊PI定子电阻估计器，所述模糊PI定子电阻估计器基于所述永磁同步电机的定子alpha-beta坐标系实时估计定子电阻，对由环境因素引起的定子电阻变化进行补偿。
为了达到上述目的，本发明还提出了一种永磁同步电机无感FOC控制低频带载启动方法，包括以下步骤：
S1、所述永磁同步电机低频带载启动时，所述电机转速估计器通过模糊DTC磁链观测器对所述永磁同步电机定子磁链进行观测，得到所述永磁同步电机的电磁转矩和定子磁链二者的估计数值，并计算出低频时所述永磁同步电机的转速值；
S2、所述电机转速估计器将观测得出转速值信息传递给所述FOC磁场定向算法控制模块，所述FOC磁场定向算法控制模块通过计算获得低频时所述永磁同步电机的磁场定向，进而，FOC控制模块通过所述永磁同步电机的磁场定向，实现在低频的情况下所述永磁同步电机的满载启动控制；
S3、当所述永磁同步电机由低频转向中高频时工作时，即电机转速达到设定的切换阀值f时，所述模糊DTC磁链观测器即停止工作，同时FOC电机磁场观测模块开始工作，从模糊DTC磁链观测切换到无感FOC电机磁场观测。
优选的，S3中，模糊DTC磁链观测器停止工作之前，进行加权平稳过度处理，在低频到高频切换过程中，按照设定的百分比来切换，在切换初期，模糊DTC磁链观测的权重比较大，在切换末期，无感FOC磁场观测权重比较大。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过电机转速估计器中的模糊DTC磁链观测器对永磁同步电机定子磁链进行观测，获得低频时永磁同步电机磁场定向，无感FOC控制单元通过电机转速估计器获取电机转速信息，实现在低频的情况下平顺满载启动控制。
2、电机低频带载启动后，当电机转速达到切换阈值f时，所述模糊DTC磁链观测切换到无感FOC电机磁场观测，可以实现对永磁同步电机的稳定精确控制。
3、通过在低频到高频切换过程中，按照一定的百分比来切换，在切换初期，模糊DTC磁链观测的权重比较大，在切换末期，无感FOC磁场观测权重比较大，从切换开始到切换结束，实现平滑稳定过度，用于观测器切换时电机控制平顺，不出现转矩抖动现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的工作方法步骤图；
图2为本发明的无感FOC低频控制带载启动方法框图；
图3为本发明的加权示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种永磁同步电机无感FOC控制低频带载启动***，该***包括有用于驱动电动汽车的永磁同步电机，该***还包括有用于观测永磁同步电机低频工作时转速的电机转速估计器和无感FOC控制单元；
无感FOC控制单元包括有用于观测永磁同步电机中高频工作时转速的FOC电机磁场观测模块、基于永磁同步电机转速值计算永磁同步电机磁场定向的FOC磁场定向算法控制模块和用于控制永磁同步电机的FOC控制模块。
进一步的，电机转速估计器包括有用于观测永磁同步电机定子磁链的模糊DTC磁链观测器。
进一步的，电机转速估计器包括有模糊PI定子电阻估计器，模糊PI定子电阻估计器基于永磁同步电机的定子alpha-beta坐标系实时估计定子电阻，对由环境因素引起的定子电阻变化进行补偿，以此提高模糊DTC磁链观测器中电磁转矩和定子磁链的估计精度。
为了达到上述目的，本发明还提出了一种永磁同步电机无感FOC控制低频带载启动方法，包括以下步骤：
S1、永磁同步电机低频带载启动时，电机转速估计器通过模糊DTC磁链观测器对永磁同步电机定子磁链进行观测，得到永磁同步电机的电磁转矩和定子磁链二者的估计数值，并计算出低频时永磁同步电机的转速值；
S2、电机转速估计器将观测得出转速值信息传递给FOC磁场定向算法控制模块，FOC磁场定向算法控制模块通过计算获得低频时永磁同步电机的磁场定向，进而，FOC控制模块通过永磁同步电机的磁场定向，实现在低频的情况下永磁同步电机的满载启动控制；
S3、当永磁同步电机由低频转向中高频时工作时，即电机转速达到设定的切换阀值f时，模糊DTC磁链观测器即停止工作，同时FOC电机磁场观测模块开始工作，从模糊DTC磁链观测切换到无感FOC电机磁场观测。
进一步的，S3中，模糊DTC磁链观测器停止工作之前，进行加权平稳过度处理，在低频到高频切换过程中，按照设定的百分比来切换，在切换初期，模糊DTC磁链观测的权重比较大，在切换末期，无感FOC磁场观测权重比较大，从切换开始到切换结束，实现平滑稳定过度，利用该方法优化后，电机低频带载启动实现大力矩，低噪声，高稳定控制，从而满足电动大巴车的严苛工况使用。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.永磁同步电机无感FOC控制低频带载启动***，该***包括有用于驱动电动汽车的永磁同步电机，其特征在于：该***还包括有用于观测所述永磁同步电机低频工作时转速的电机转速估计器和无感FOC控制单元；
所述无感FOC控制单元包括有用于观测所述永磁同步电机中高频工作时转速的FOC电机磁场观测模块、基于所述永磁同步电机转速值计算永磁同步电机磁场定向的FOC磁场定向算法控制模块和用于控制所述永磁同步电机的FOC控制模块。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机无感FOC控制低频带载启动***，其特征在于：所述电机转速估计器包括有用于观测所述永磁同步电机定子磁链的模糊DTC磁链观测器。
3.根据权利要求2所述的永磁同步电机无感FOC控制低频带载启动***，其特征在于：所述电机转速估计器包括有模糊PI定子电阻估计器，所述模糊PI定子电阻估计器基于所述永磁同步电机的定子alpha-beta坐标系实时估计定子电阻，对由环境因素引起的定子电阻变化进行补偿。
4.永磁同步电机无感FOC控制低频带载启动方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、所述永磁同步电机低频带载启动时，所述电机转速估计器通过模糊DTC磁链观测器对所述永磁同步电机定子磁链进行观测，得到所述永磁同步电机的电磁转矩和定子磁链二者的估计数值，并计算出低频时所述永磁同步电机的转速值；
S2、所述电机转速估计器将观测得出转速值信息传递给所述FOC磁场定向算法控制模块，所述FOC磁场定向算法控制模块通过计算获得低频时所述永磁同步电机的磁场定向，进而，FOC控制模块通过所述永磁同步电机的磁场定向，实现在低频的情况下所述永磁同步电机的满载启动控制；
S3、当所述永磁同步电机由低频转向中高频时工作时，即电机转速达到设定的切换阀值f时，所述模糊DTC磁链观测器即停止工作，同时FOC电机磁场观测模块开始工作，从模糊DTC磁链观测切换到无感FOC电机磁场观测。
5.如权利要求4所述的永磁同步电机无感FOC控制低频带载启动方法，其特征在于：S3中，模糊DTC磁链观测器停止工作之前，进行加权平稳过度处理，在低频到高频切换过程中，按照设定的百分比来切换，在切换初期，模糊DTC磁链观测的权重比较大，在切换末期，无感FOC磁场观测权重比较大。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113489407A (zh) * 2021-07-19 2021-10-08 珠海格力电器股份有限公司 一种电机的控制方法、装置、电机、存储介质及处理器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005304175A (ja) * 2004-04-12 2005-10-27 Yaskawa Electric Corp 電動機の速度制御装置
US20080265823A1 (en) * 2007-04-27 2008-10-30 Abb Oy, Stator resistance adaptation in sensorless PMSM drives
CN201910764U (zh) * 2010-12-14 2011-07-27 长春工业大学 一种基于终端滑模的永磁同步电机直接转矩控制***
CN103944482A (zh) * 2014-05-12 2014-07-23 阳光电源股份有限公司 定子磁链、电磁转矩观测方法及分别应用两种方法的装置
CN106549620A (zh) * 2016-10-26 2017-03-29 中冶南方（武汉）自动化有限公司 一种异步电机无速度传感器矢量控制***低频处理方法
CN109302111A (zh) * 2018-10-17 2019-02-01 山东大学 永磁同步电机的混合位置观测器及无位置传感器伺服***
CN109617491A (zh) * 2018-12-27 2019-04-12 峰岹科技（深圳）有限公司 电动车控制方法、装置及电动车
CN110601630A (zh) * 2019-11-05 2019-12-20 深圳市海浦蒙特科技有限公司 磁链角度限幅处理、无速度传感器矢量控制方法及***

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005304175A (ja) * 2004-04-12 2005-10-27 Yaskawa Electric Corp 電動機の速度制御装置
US20080265823A1 (en) * 2007-04-27 2008-10-30 Abb Oy, Stator resistance adaptation in sensorless PMSM drives
CN201910764U (zh) * 2010-12-14 2011-07-27 长春工业大学 一种基于终端滑模的永磁同步电机直接转矩控制***
CN103944482A (zh) * 2014-05-12 2014-07-23 阳光电源股份有限公司 定子磁链、电磁转矩观测方法及分别应用两种方法的装置
CN106549620A (zh) * 2016-10-26 2017-03-29 中冶南方（武汉）自动化有限公司 一种异步电机无速度传感器矢量控制***低频处理方法
CN109302111A (zh) * 2018-10-17 2019-02-01 山东大学 永磁同步电机的混合位置观测器及无位置传感器伺服***
CN109617491A (zh) * 2018-12-27 2019-04-12 峰岹科技（深圳）有限公司 电动车控制方法、装置及电动车
CN110601630A (zh) * 2019-11-05 2019-12-20 深圳市海浦蒙特科技有限公司 磁链角度限幅处理、无速度传感器矢量控制方法及***

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
祁富燕等: "《电力电子技术》", 30 June 2017 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113489407A (zh) * 2021-07-19 2021-10-08 珠海格力电器股份有限公司 一种电机的控制方法、装置、电机、存储介质及处理器
CN113489407B (zh) * 2021-07-19 2022-03-25 珠海格力电器股份有限公司 一种电机的控制方法、装置、电机、存储介质及处理器

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