一种计及幅值调整的永磁同步电机过调制方法技术

本发明专利技术公开了一种计及幅值调整的永磁同步电机过调制方法，对于三相永磁同步电机，首先根据dq轴电流参考值i

【技术实现步骤摘要】
一种计及幅值调整的永磁同步电机过调制方法


[0001]本专利技术涉及一种计及幅值调整的过调制方法，属于电机驱动及控制领域。

技术介绍

[0002]永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)具有损耗小、效率高、节电效果明显等优点，因此被广泛应用于电动汽车领域。电力电子技术、微电子技术、计算机技术等技术的发展赋予电机系统新的生命力，电机控制技术也随之受到广泛的关注。新能源汽车应用环境较工业应用环境有很大区别，因此对电机控制的安全性、稳定性、控制效果有更高的要求。高功率密度是新能源电机控制器的发展方向之一。利用过调制方法提高电压利用率是提高功率密度的有效手段。
[0003]传统的SVPWM过调制方法主要有相位跟随法和幅值跟随法。这两种方法均需要计算实时的参考电压矢量相位信息，从而根据相位信息调整参考电压矢量相位或者幅值。这两种方法算法复杂，计算量大，计算时间长，对硬件要求高，并且会导致电流谐波含量增加。

技术实现思路

[0004]技术问题：针对上述现有技术，提出一种计及幅值调整的永磁同步电机过调制方法，在简化过调制控制算法的同时，能够有效减少电流谐波含量，提高永磁同步电机系统的过调制性能。
[0005]技术方案：一种计及幅值调整的永磁同步电机过调制方法，包括：
[0006]步骤1：采集电机三相电流i
a
、i
b
、i
c
并获取电机电角度θ
e
及电角速度ω
e
，利用Clark/Park变换计算当前定子电流dq轴分量i
d
(k)和i
q
(k)；
[0007]步骤2：给定d轴参考电流i
dref
＝0，采集给定转速与实测转速的误差信号，经过PI控制器得到q轴参考电流i
qref
；
[0008]步骤3：由dq轴电流参考值i
dref
、i
qref
确定dq轴预测电压参考值v
dref
、v
qref
；
[0009]步骤4：根据参考电压矢量幅值确定调制区域；
[0010]步骤5：根据调制区域确定dq轴电流参考值；
[0011]步骤6：根据调制区域构建新的预测控制价值函数，筛选电压矢量；
[0012]步骤7：计算各个电压矢量的占空比，得到逆变器驱动信号。
[0013]进一步的，所述步骤3中，由式(1)计算dq轴预测电压参考值v
dref
、v
qref
；
[0014][0015]式中，i
d
(k)、i
q
(k)分别为当前采样时刻的d、q轴电流；R为定子电阻；ω
e
为电角速度；L
d
、L
q
分别为d、q轴电感值；T
s
为采样周期；ψ
f
为永磁体磁链。
[0016]进一步的，所述步骤4中，由式(2)计算参考电压矢量幅值v
ref
，当v
ref
≤(V
dc
/1.732)
时，电机运行于线性区，当v
ref
>(V
dc
/1.732)时，电机运行于过调制区；
[0017][0018]其中，V
dc
为逆变器直流母线电压。
[0019]进一步的，所述步骤5中，当电机运行于线性区时，保留dq轴电流参考值i
dref
、i
qref
，当电机运行于过调制区时，由式(3)计算新的dq轴电流参考值i
d
‑
limit
、i
q
‑
limit
；
[0020][0021]式中，i
d
(k)、i
q
(k)分别为当前采样时刻的d、q轴电流；R为定子电阻；ω
e
为电角速度；L
d
、L
q
分别为d、q轴电感值；T
s
为采样周期；ψ
f
为永磁体磁链。
[0022]进一步的，所述步骤6中，将逆变器的8个基本电压矢量分别代入式(4)，即得到相应的dq轴预测电流值i
d
(k+1)和i
q
(k+1)，当电机运行于线性区域时，构建如式(5)所示的价值函数，并由式(5)筛选最优矢量、次最优矢量；当电机运行于过调制区域时，构建如式(6)所示的价值函数，并由式(6)筛选最优矢量、次最优矢量；
[0023][0024]g＝|i
dref
‑
i
d
(k+1)|+|i
qref
‑
i
q
(k+1)|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0025]g＝|i
d
‑
limit
‑
i
d
(k+1)|+|i
q
‑
limit
‑
i
q
(k+1)|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0026]式中，i
d
(k)、i
q
(k)分别为当前采样时刻的d、q轴电流；R为定子电阻；ω
e
为电角速度；L
d
、L
q
分别为d、q轴电感值；T
s
为采样周期；u
d
(k)、u
q
(k)分别为当前采样时刻作用的电压矢量d、q轴电压值，ψ
f
为永磁体磁链。
[0027]有益效果：1)构建以dq轴电流参考值控制对象的价值函数，便于实现线性区和过调制区域的最优控制；
[0028]2)通过简单的公式计算确定过调制区域dq轴电流参考值，大大减少了幅值调整的计算量；
[0029]3)以随调制区域调整的dq参考电流值为被控对象，计算简易，便于移植到模型预测、SVPWM等电机控制算法中。
附图说明
[0030]图1为本专利技术一种计及幅值调整的永磁同步电机过调制方法的控制框图，其中，1
‑
调制分区模块、2
‑
幅值调整模块、3
‑
矢量筛选模块、4
‑
作用时间模块、5
‑
电流预测模块、6
‑
Clark/Park变换模块以及7
‑
转子位置及速度检测模块；
[0031]图2为本专利技术一种计及幅值调整的永磁同步电机过调制方法的电压矢量图；
[0032]图3为未使用过调制算法的对比仿真图；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及幅值调整的永磁同步电机过调制方法，其特征在于，包括：步骤1：采集电机三相电流i
a
、i
b
、i
c
并获取电机电角度θ
e
及电角速度ω
e
，利用Clark/Park变换计算当前定子电流dq轴分量i
d
(k)和i
q
(k)；步骤2：给定d轴参考电流i
dref
＝0，采集给定转速与实测转速的误差信号，经过PI控制器得到q轴参考电流i
qref
；步骤3：由dq轴电流参考值i
dref
、i
qref
确定dq轴预测电压参考值v
dref
、v
qref
；步骤4：根据参考电压矢量幅值确定调制区域；步骤5：根据调制区域确定dq轴电流参考值；步骤6：根据调制区域构建新的预测控制价值函数，筛选电压矢量；步骤7：计算各个电压矢量的占空比，得到逆变器驱动信号。2.根据权利要求1所述的一种计及幅值调整的永磁同步电机过调制方法，其特征在于，所述步骤3中，由式(1)计算dq轴预测电压参考值v
dref
、v
qref
；式中，i
d
(k)、i
q
(k)分别为当前采样时刻的d、q轴电流；R为定子电阻；ω
e
为电角速度；L
d
、L
q
分别为d、q轴电感值；T
s
为采样周期；ψ
f
为永磁体磁链。3.根据权利要求1所述的一种计及幅值调整的永磁同步电机过调制方法，其特征在于，所述步骤4中，由式(2)计算参考电压矢量幅值v
ref
，当v
ref
≤(V
dc
/1.732)时，电机运行于线性区，当v
ref
>(V
dc
/1.732)时，电机运行于过调制区；其中，V
dc
为逆变器直流母线电压。4.根据权利要求3所述的一种计及幅值调整的永磁同步电机过调制方法，其特征在于，所述步骤5中，当电机运行于线性区时，保留dq轴电流参考值i
dr...

【专利技术属性】
技术研发人员：於锋，李凯凯，周陈辉，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：