本發(fā)明涉及一種電機(jī)恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域的運(yùn)行控制方法及系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，涉及一種內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)具有轉(zhuǎn)矩密度大、效率高、調(diào)速范圍寬等特點(diǎn)，可以作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)在新能源汽車等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域，內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)采用直軸電流等于零控制方法時(shí)，通常達(dá)不到最大轉(zhuǎn)矩輸出值；而當(dāng)采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制方法時(shí)，由屬于非線性控制，其工作點(diǎn)直軸電流和交軸電流相互耦合，往往導(dǎo)致電流調(diào)節(jié)器飽和，電流失控，因此大大限制了內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)在應(yīng)用中的調(diào)速性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的在于克服內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩輸出控制方法存在的上述不足，提供一種內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制方法及系統(tǒng)，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，通過(guò)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的線性化控制，能夠?qū)崿F(xiàn)工作點(diǎn)直軸電流和交軸電流的解耦控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩輸出，具有響應(yīng)速度快、可靠性高，直軸交軸電流線性度好，可獲得最大轉(zhuǎn)矩輸出等特點(diǎn)，在新能源汽車等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

2.技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的一種內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制方法，其方法如下：

(a)建立直軸電流i_d和交軸電流i_q坐標(biāo)系i_d-i_q，在i_d-i_q坐標(biāo)系中，以坐標(biāo)原點(diǎn)O點(diǎn)到電流極限圓與最大輸出轉(zhuǎn)矩曲線的交點(diǎn)A點(diǎn)所構(gòu)成的線段OA為最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制區(qū)域；其中，A點(diǎn)的坐標(biāo)為：

OA線段的斜率為：

則OA線段的直線方程為：

i_q＝k_OAi_d；

在上式中，i_lim為電流極限值，Ψ_f為永磁磁鏈，L_d為直軸電感，L_q為交軸電感；

(b)根據(jù)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，通過(guò)檢測(cè)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的相電流、相電壓和轉(zhuǎn)速，在上述OA線段所構(gòu)成的最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制區(qū)域內(nèi)，利用直軸電流i_d和交軸電流i_q的線性關(guān)系來(lái)驅(qū)動(dòng)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)工作。

本發(fā)明的一種內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制系統(tǒng)，包括最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制器、逆變器、電流檢測(cè)模塊、電壓檢測(cè)模塊和轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊，其中，

所述的最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制器的控制范圍為O點(diǎn)到A點(diǎn)所構(gòu)成的線段區(qū)域，O點(diǎn)為i_d-i_q坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)，A點(diǎn)為電流極限圓與最大輸出轉(zhuǎn)矩曲線的交點(diǎn)，A點(diǎn)的坐標(biāo)為：

OA線段的斜率為：

則OA線段的直線方程為：

i_q＝k_OAi_d；

在上式中，i_lim為電流極限值，Ψ_f為永磁磁鏈，L_d為直軸電感，L_q為交軸電感；

所述的電流檢測(cè)模塊、電壓檢測(cè)模塊和轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊分別檢測(cè)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的相電流、相電壓和轉(zhuǎn)速，并將內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的相電流、相電壓和轉(zhuǎn)速信息反饋給最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制器，所述的最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制器根據(jù)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制器根據(jù)輸出的電流控制信號(hào)控制逆變器，所述的逆變器將最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制器輸出的電流控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)工作。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果：

本發(fā)明的一種內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制方法及系統(tǒng)，有效解決了傳統(tǒng)控制方法直軸電流和交軸電流難以有效解耦、電流易失控等問(wèn)題，通過(guò)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)弱磁控制區(qū)域坐標(biāo)軸原點(diǎn)和最大轉(zhuǎn)矩輸出點(diǎn)構(gòu)成恒轉(zhuǎn)矩輸出區(qū)域的線性化弱磁控制，能夠?qū)崿F(xiàn)工作點(diǎn)直軸電流和交軸電流的線性控制，避免了工作點(diǎn)直軸電流和交軸電流的耦合，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、控制快速、可靠性高，在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域能實(shí)現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩輸出，工作點(diǎn)直軸和交軸電流線性度好，在電動(dòng)汽車等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；

圖2為本發(fā)明中的最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制的原理圖。

示意圖中的標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

1、內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)；2、電流檢測(cè)模塊；3、電壓檢測(cè)模塊；4、轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊；5、最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制器；6、逆變器；O點(diǎn)：坐標(biāo)原點(diǎn)；A點(diǎn)：電流極限圓與最大輸出轉(zhuǎn)矩曲線的交點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。

圖1為本發(fā)明的內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖，如圖1所示，該最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制系統(tǒng)包括內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)1、電流檢測(cè)模塊2、電壓檢測(cè)模塊3、轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊4、最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制器5和逆變器6，電流檢測(cè)模塊2、電壓檢測(cè)模塊3和轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊4分別檢測(cè)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)1的相電流、相電壓和轉(zhuǎn)速，并將內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)1的相電流、相電壓和轉(zhuǎn)速信息反饋給最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制器5，最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制器5根據(jù)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)1的目標(biāo)轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制器5根據(jù)輸出的電流控制信號(hào)控制逆變器6，逆變器6將最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制器5輸出的電流控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)1工作。

圖2為本發(fā)明中的最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制的原理圖，圖中，橫坐標(biāo)i_d表示直軸電流；縱坐標(biāo)i_q表示交軸電流；O點(diǎn)為坐標(biāo)系i_d-i_q的坐標(biāo)原點(diǎn)；A點(diǎn)為電流極限圓與最大輸出轉(zhuǎn)矩曲線的交點(diǎn)；OA線段為最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制區(qū)域。

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

實(shí)施例

如圖1和圖2所示，本實(shí)施例的一種內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制方法，具體方法如下：

(a)建立控制區(qū)域：建立直軸電流i_d和交軸電流i_q坐標(biāo)系i_d-i_q，在i_d-i_q坐標(biāo)系中，以坐標(biāo)原點(diǎn)O點(diǎn)到電流極限圓與最大輸出轉(zhuǎn)矩曲線的交點(diǎn)A點(diǎn)所構(gòu)成的線段OA為最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制區(qū)域；其中，A點(diǎn)的坐標(biāo)為：

OA線段的斜率為：

則OA線段的直線方程為：

i_q＝k_OAi_d；

在上式中，i_lim為電流極限值，Ψ_f為永磁磁鏈，L_d為直軸電感，L_q為交軸電感；

(b)電機(jī)工作控制：根據(jù)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，通過(guò)檢測(cè)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的相電流、相電壓和轉(zhuǎn)速，在上述OA線段所構(gòu)成的最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制區(qū)域內(nèi)，利用直軸電流i_d和交軸電流i_q的線性關(guān)系來(lái)驅(qū)動(dòng)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)工作。

如圖1所示，本實(shí)施例的一種內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制系統(tǒng)，包括最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制器5、逆變器6、電流檢測(cè)模塊2、電壓檢測(cè)模塊3和轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊4，其中，最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制器5的控制范圍為O點(diǎn)到A點(diǎn)所構(gòu)成的線段區(qū)域，O點(diǎn)為i_d-i_q坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)，A點(diǎn)為電流極限圓與最大輸出轉(zhuǎn)矩曲線的交點(diǎn)，A點(diǎn)的坐標(biāo)為：OA線段的斜率為：則OA線段的直線方程為：i_q＝k_OAi_d；在上式中，i_lim為電流極限值，Ψ_f為永磁磁鏈，L_d為直軸電感，L_q為交軸電感。電流檢測(cè)模塊2、電壓檢測(cè)模塊3和轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊4分別檢測(cè)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)1的相電流、相電壓和轉(zhuǎn)速，并將內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)1的相電流、相電壓和轉(zhuǎn)速信息反饋給最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制器5，最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制器5根據(jù)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)1的目標(biāo)轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制器5根據(jù)輸出的電流控制信號(hào)控制逆變器6，逆變器6將最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制器5輸出的電流控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)1工作。

本發(fā)明的一種內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩輸出線性化弱磁控制方法及系統(tǒng)，通過(guò)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)弱磁控制區(qū)域坐標(biāo)軸原點(diǎn)O點(diǎn)和最大轉(zhuǎn)矩輸出點(diǎn)A點(diǎn)構(gòu)成恒轉(zhuǎn)矩輸出區(qū)域的線性化弱磁控制，能夠?qū)崿F(xiàn)工作點(diǎn)直軸電流和交軸電流的線性控制，避免了工作點(diǎn)直軸電流和交軸電流的耦合，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、可靠性高，工作點(diǎn)直軸和交軸電流線性度好，在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域能實(shí)現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩輸出，有效解決了傳統(tǒng)控制方法直軸電流和交軸電流難以有效解耦、電流易失控等問(wèn)題，在電動(dòng)汽車等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

以上示意性地對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒(méi)有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。