本發(fā)明涉及永磁同步電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法及控制器。

背景技術(shù)：

永磁同步電機(jī)(pmsm，permanentmagnetsynchronousmotor)調(diào)速系統(tǒng)一般由直流電源、逆變器、控制器及電機(jī)組成。逆變器的輸出電壓受到直流電源電壓和逆變器調(diào)制策略的限制會(huì)有一個(gè)最大值。當(dāng)電機(jī)速度較低時(shí)，逆變器的輸出電壓可以使電機(jī)正常運(yùn)行，此時(shí)電機(jī)工作于恒轉(zhuǎn)矩區(qū)。而電機(jī)速度較高時(shí)，逆變器輸出電壓會(huì)低于電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反電勢(shì)，因此不能滿足電機(jī)的安全運(yùn)行要求；此時(shí)需要引入弱磁控制，以減小電機(jī)的反電勢(shì)，從而使得電機(jī)安全運(yùn)行于高轉(zhuǎn)速區(qū)。

現(xiàn)有技術(shù)一般通過在弱磁區(qū)采用單電流閉環(huán)的控制方法來實(shí)現(xiàn)弱磁控制，其控制框圖如圖1所示；通過轉(zhuǎn)速外環(huán)(轉(zhuǎn)速給定值ω^*與轉(zhuǎn)速實(shí)際值ω的差值經(jīng)過pi調(diào)節(jié))產(chǎn)生d軸電流給定值i^*d，沒有q軸電流調(diào)節(jié)器。d軸電流調(diào)節(jié)器(d軸電流給定值i^*d與實(shí)際d軸電流id的差值經(jīng)過pi調(diào)節(jié))的輸出為d軸電壓給定值u^*d，根據(jù)d軸電壓給定值u^*d和逆變器的最大輸出電壓u^*max的平方差進(jìn)行開方，可得到q軸電壓的給定值u^*q。dq軸電壓給定值用來生成逆變器的pwm信號(hào)。

但是圖1所示的控制方法中，由于沒有最大電流限制，系統(tǒng)穩(wěn)定性差；并且在一定的轉(zhuǎn)矩條件下不能保證dq軸合成電流最小，因此電機(jī)效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法及控制器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中系統(tǒng)穩(wěn)定性差及電機(jī)效率低的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案如下：

一種永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法，應(yīng)用于永磁同步電機(jī)的控制器，所述控制器的輸出端與永磁同步電機(jī)的逆變器的控制端相連；所述永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法包括：

判斷dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓是否小于所述逆變器允許輸出的最大電壓；

若所述dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓小于所述逆變器允許輸出的最大電壓，則根據(jù)所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制所述永磁同步電機(jī)工作在控制一區(qū)；所述控制一區(qū)對(duì)應(yīng)的合成電流矢量頂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為o點(diǎn)到a點(diǎn)之間的線段，o點(diǎn)為dq坐標(biāo)系原點(diǎn)，a點(diǎn)為最大轉(zhuǎn)矩電流比mtpa曲線與電流極限圓的交點(diǎn)；

若所述dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓大于等于所述逆變器允許輸出的最大電壓，則根據(jù)所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制所述永磁同步電機(jī)工作在控制二區(qū)或者控制三區(qū)；所述控制二區(qū)對(duì)應(yīng)的合成電流矢量頂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為a點(diǎn)到b點(diǎn)之間的線段，所述控制三區(qū)對(duì)應(yīng)的合成電流矢量頂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為b點(diǎn)到c點(diǎn)之間的線段，b點(diǎn)為最大轉(zhuǎn)矩電壓比mtpv曲線與電流極限圓的交點(diǎn)，c點(diǎn)為電壓極限橢圓中心點(diǎn)。

優(yōu)選的，所述根據(jù)所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制所述永磁同步電機(jī)工作在控制一區(qū)，包括：

將轉(zhuǎn)速閉環(huán)的調(diào)節(jié)信號(hào)經(jīng)過第一預(yù)設(shè)限幅后，得到q軸電流給定值；

將所述q軸電流給定值與mtpa系數(shù)相乘，得到第一d軸電流參考值，作為d軸電流給定值；

分別根據(jù)所述q軸電流給定值與所述d軸電流給定值，得到q軸電壓給定值及d軸電壓給定值，以生成所述dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓及所述逆變器的控制信號(hào)，并通過所述控制信號(hào)使所述永磁同步電機(jī)工作在所述控制一區(qū)。

優(yōu)選的，所述根據(jù)所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制所述永磁同步電機(jī)工作在控制二區(qū)或者控制三區(qū)，包括：

將轉(zhuǎn)速閉環(huán)的調(diào)節(jié)信號(hào)經(jīng)過第一預(yù)設(shè)限幅后，得到q軸電流給定值；

將所述q軸電流給定值與mtpa系數(shù)相乘，得到第一d軸電流參考值；

將電壓極限環(huán)的調(diào)節(jié)信號(hào)經(jīng)過第二預(yù)設(shè)限幅后，得到第二d軸電流參考值；

將所述第一d軸電流參考值與所述第二d軸電流參考值疊加，得到d軸電流給定值；

分別根據(jù)所述q軸電流給定值與所述d軸電流給定值，得到q軸電壓給定值及d軸電壓給定值，以生成所述dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓及所述逆變器的控制信號(hào)，并通過所述控制信號(hào)使所述永磁同步電機(jī)工作在所述控制二區(qū)或者所述控制三區(qū)。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)速閉環(huán)的調(diào)節(jié)信號(hào)為：轉(zhuǎn)速給定值減去轉(zhuǎn)速實(shí)際值的差值經(jīng)過相應(yīng)調(diào)節(jié)后得到的信號(hào)；

所述第一預(yù)設(shè)限幅為：

其中，i²s＝i²d_mtpv+i^*2q，id_mtpv＝kmtpvi^*q-ψf/ld，id_mtpv為mtpv曲線上的d軸電流，kmtpv為mtpv曲線系數(shù)，i^*q為所述q軸電流給定值，ψf為等效磁鏈，ld為所述永磁同步電機(jī)的繞組d軸電感，ismax為所述永磁同步電機(jī)的最大電流，is為mtpv電流，i^*d(n-1)為上一時(shí)刻的d軸電流給定值。

優(yōu)選的，所述電壓極限環(huán)的調(diào)節(jié)信號(hào)為：所述逆變器允許輸出的最大電壓減去所述dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓的差值經(jīng)過相應(yīng)調(diào)節(jié)后得到的信號(hào)；

所述第二預(yù)設(shè)限幅的上限值為零，下限值為mtpv曲線與mtpa曲線的d軸電流之差(kmtpv-kmtpa)i^*q-ψf/ld；

其中，kmtpv為mtpv曲線系數(shù)，kmtpa為mtpa曲線系數(shù)，i^*q為所述q軸電流給定值，ψf為等效磁鏈，ld為所述永磁同步電機(jī)的繞組d軸電感。

一種永磁同步電機(jī)的控制器，輸出端與永磁同步電機(jī)的逆變器的控制端相連；所述永磁同步電機(jī)的控制器包括：

電壓極限環(huán)，用于判斷dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓是否小于所述逆變器允許輸出的最大電壓；

dq軸電流調(diào)節(jié)器，用于若所述合成電壓小于所述逆變器允許輸出的最大電壓，則根據(jù)所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制所述永磁同步電機(jī)工作在控制一區(qū)；所述控制一區(qū)對(duì)應(yīng)的合成電流矢量頂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為o點(diǎn)到a點(diǎn)之間的線段，o點(diǎn)為dq坐標(biāo)系原點(diǎn)，a點(diǎn)為最大轉(zhuǎn)矩電流比mtpa曲線與電流極限圓的交點(diǎn)；若所述合成電壓大于等于所述逆變器允許輸出的最大電壓，則根據(jù)所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制所述永磁同步電機(jī)工作在控制二區(qū)或者控制三區(qū)；所述控制二區(qū)對(duì)應(yīng)的合成電流矢量頂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為a點(diǎn)到b點(diǎn)之間的線段，所述控制三區(qū)對(duì)應(yīng)的合成電流矢量頂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為b點(diǎn)到c點(diǎn)之間的線段，b點(diǎn)為最大轉(zhuǎn)矩電壓比mtpv曲線與電流極限圓的交點(diǎn)，c點(diǎn)為電壓極限橢圓中心點(diǎn)。

優(yōu)選的，所述dq軸電流調(diào)節(jié)器用于根據(jù)所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制所述永磁同步電機(jī)工作在控制一區(qū)時(shí)，具體用于：

分別根據(jù)q軸電流給定值與d軸電流給定值，得到q軸電壓給定值及d軸電壓給定值，以生成所述合成電壓及所述逆變器的控制信號(hào)，并通過所述控制信號(hào)使所述永磁同步電機(jī)工作在所述控制一區(qū)；

其中，所述q軸電流給定值是將轉(zhuǎn)速閉環(huán)的調(diào)節(jié)信號(hào)經(jīng)過第一預(yù)設(shè)限幅后得到的；所述d軸電流給定值為將所述q軸電流給定值與mtpa系數(shù)相乘，得到的第一d軸電流參考值。

優(yōu)選的，所述dq軸電流調(diào)節(jié)器用于根據(jù)所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制所述永磁同步電機(jī)工作在控制二區(qū)或者控制三區(qū)時(shí)，具體用于：

分別根據(jù)q軸電流給定值與d軸電流給定值，得到q軸電壓給定值及d軸電壓給定值，以生成所述合成電壓及所述逆變器的控制信號(hào)，并通過所述控制信號(hào)使所述永磁同步電機(jī)工作在所述控制二區(qū)或者所述控制三區(qū)；

其中，所述q軸電流給定值是將轉(zhuǎn)速閉環(huán)的調(diào)節(jié)信號(hào)經(jīng)過第一預(yù)設(shè)限幅后得到的；所述d軸電流給定值為將第一d軸電流參考值與第二d軸電流參考值進(jìn)行疊加的和；所述第一d軸電流參考值為所述q軸電流給定值與mtpa系數(shù)相乘得到的積，所述第二d軸電流參考值是將電壓極限環(huán)的調(diào)節(jié)信號(hào)經(jīng)過第二預(yù)設(shè)限幅后得到的值。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)速閉環(huán)的調(diào)節(jié)信號(hào)為：轉(zhuǎn)速給定值減去轉(zhuǎn)速實(shí)際值的差值經(jīng)過相應(yīng)調(diào)節(jié)后得到的信號(hào)；

所述第一預(yù)設(shè)限幅為：

其中，i²s＝i²d_mtpv+i^*2q，id_mtpv＝kmtpvi^*q-ψf/ld，id_mtpv為mtpv曲線上的d軸電流，kmtpv為mtpv曲線系數(shù)，i^*q為所述q軸電流給定值，ψf為等效磁鏈，ld為所述永磁同步電機(jī)的繞組d軸電感，ismax為所述永磁同步電機(jī)的最大電流，is為mtpv電流，i^*d(n-1)為上一時(shí)刻的d軸電流給定值。

優(yōu)選的，所述電壓極限環(huán)的調(diào)節(jié)信號(hào)為：所述逆變器允許輸出的最大電壓減去所述dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓的差值經(jīng)過相應(yīng)調(diào)節(jié)后得到的信號(hào)；

所述第二預(yù)設(shè)限幅的上限值為零，下限值為mtpv曲線與mtpa曲線的d軸電流之差(kmtpv-kmtpa)i^*q-ψf/ld；

其中，kmtpv為mtpv曲線系數(shù)，kmtpa為mtpa曲線系數(shù)，i^*q為所述q軸電流給定值，ψf為等效磁鏈，ld為所述永磁同步電機(jī)的繞組d軸電感。

本發(fā)明提供的所述永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法，通過判斷dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓是否小于逆變器允許輸出的最大電壓；在dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓小于逆變器允許輸出的最大電壓時(shí)，根據(jù)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制永磁同步電機(jī)工作在控制一區(qū)，對(duì)應(yīng)的合成電流矢量頂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為oa線段；在dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓大于等于逆變器允許輸出的最大電壓時(shí)，根據(jù)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制永磁同步電機(jī)工作在控制二區(qū)或者控制三區(qū)，對(duì)應(yīng)的合成電流矢量頂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為ab和bc線段；進(jìn)而使得弱磁區(qū)的電流取值范圍限制在oabco區(qū)域內(nèi)，既提供了不同區(qū)域內(nèi)的最大電流限制，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定性，又實(shí)現(xiàn)了弱磁區(qū)滿足一定轉(zhuǎn)矩需求條件下的最小合成電流，相比現(xiàn)有技術(shù)提高了電機(jī)效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述內(nèi)的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的單電流閉環(huán)的控制方法的控制框圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法的流程圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的dq電流坐標(biāo)系的參數(shù)關(guān)系示意圖；

圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法的流程圖；

圖5是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的i永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法的控制框圖；

圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的第一預(yù)設(shè)限幅的邏輯示意圖；

圖7是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的永磁同步電機(jī)的控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供一種永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中系統(tǒng)穩(wěn)定性差及電機(jī)效率低的問題。

該永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法，應(yīng)用于永磁同步電機(jī)的控制器，控制器的輸出端與永磁同步電機(jī)的逆變器的控制端相連；具體的，該永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法，如圖2所示，包括：

s101、判斷dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓是否小于逆變器允許輸出的最大電壓；

若dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓小于逆變器允許輸出的最大電壓，則執(zhí)行步驟s102；若dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓大于等于逆變器允許輸出的最大電壓，則執(zhí)行步驟s103；

s102、根據(jù)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制永磁同步電機(jī)工作在控制一區(qū)；

參見圖3，控制一區(qū)對(duì)應(yīng)的合成電流矢量頂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為o點(diǎn)到a點(diǎn)之間的線段；

o點(diǎn)為dq坐標(biāo)系原點(diǎn)，a點(diǎn)為mtpa(maximumtorqueperampere，最大轉(zhuǎn)矩電流比)曲線與電流極限圓的交點(diǎn)、即最大轉(zhuǎn)矩輸出點(diǎn)；

s103、根據(jù)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制永磁同步電機(jī)工作在控制二區(qū)或者控制三區(qū)；

參見圖3，控制二區(qū)對(duì)應(yīng)的合成電流矢量頂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為a點(diǎn)到b點(diǎn)之間的線段，控制三區(qū)對(duì)應(yīng)的合成電流矢量頂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為b點(diǎn)到c點(diǎn)之間的線段；

b點(diǎn)為mtpv(maximumtorquepervoltage，最大轉(zhuǎn)矩電壓比)曲線與電流極限圓的交點(diǎn)，c點(diǎn)為電壓極限橢圓中心點(diǎn)、坐標(biāo)為(-ψf/ld,0)，ld為永磁同步電機(jī)繞組d軸電感，ψf為等效磁鏈。

具體的原理為：

永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩方程和電壓電流限制條件在dq電流坐標(biāo)系中的關(guān)系如圖3所示。為充分發(fā)揮電機(jī)在高速弱磁區(qū)的轉(zhuǎn)矩輸出能力，應(yīng)使dq軸電流取值位于oabco區(qū)域內(nèi)。

圖3中電壓極限表現(xiàn)為隨轉(zhuǎn)速升高而縮小的橢圓，電流極限為圓，t^*e為轉(zhuǎn)矩指令；oa段為mtpa曲線，bc段為mtpv曲線。電機(jī)運(yùn)行區(qū)間位于電壓極限橢圓與電流極限圓在第二象限的交集內(nèi)。

根據(jù)轉(zhuǎn)矩方程和電流極限可求得mtpa曲線，根據(jù)轉(zhuǎn)矩方程和電壓極限可求得mtpv曲線。分別對(duì)mtpa曲線和mtpv曲線進(jìn)行線性化后得到各自的簡(jiǎn)化表達(dá)式，即為線性化后的mtpa關(guān)系id_mtpa和mtpv關(guān)系id_mtpv。

id_mtpa＝kmtpai^*q(1)

id_mtpv＝kmtpvi^*q-ψf/ld(2)

其中l(wèi)q為永磁同步電機(jī)繞組q軸電感，i^*q為控制器當(dāng)前的q軸電流給定值，kmtpa和kmtpv分別為mtpa曲線和mtpv曲線的系數(shù)，也即斜率。

當(dāng)逆變器輸出電壓小于其允許輸出的最大電壓usmax時(shí)，此時(shí)逆變器允許輸出的最大電壓減去dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓小于的差δu＞0，電機(jī)運(yùn)行于圖3中的oa段恒轉(zhuǎn)矩區(qū)。

當(dāng)dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓大于或等于逆變器允許輸出的最大電壓，此時(shí)δu≤0，電機(jī)運(yùn)行于abc段。

本實(shí)施例提供的該永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法，通過上述過程，使得弱磁區(qū)的合成電流取值范圍限制在oabco區(qū)域內(nèi)，既提供了不同區(qū)域內(nèi)的最大電流限制，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定性；同時(shí)，在弱磁區(qū)，先通過ab線段以能夠輸出的最大電流得到盡量大的轉(zhuǎn)矩，以盡量滿足轉(zhuǎn)矩需求；然后通過bc線段按照最大轉(zhuǎn)矩電壓比的關(guān)系，在一定的電壓下，以最小的電流，獲得最大的轉(zhuǎn)矩；因此還實(shí)現(xiàn)了弱磁區(qū)滿足一定轉(zhuǎn)矩需求條件下的最小合成電流，相比現(xiàn)有技術(shù)提高了電機(jī)效率。

值得說明的是，現(xiàn)有技術(shù)中還存在一種內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)線性弱磁控制系統(tǒng)，參見圖3，其將弱磁控制分為：線性弱磁控制一區(qū)(o點(diǎn)到a點(diǎn)的線段)、線性弱磁控制二區(qū)(a點(diǎn)到h點(diǎn)的線段)和線性弱磁控制三區(qū)(h點(diǎn)到c點(diǎn)的線段)。當(dāng)轉(zhuǎn)速控制范圍為零到a點(diǎn)的轉(zhuǎn)速時(shí)，其工作在弱磁控制一區(qū)；當(dāng)轉(zhuǎn)速控制范圍為a點(diǎn)的轉(zhuǎn)速到h點(diǎn)的轉(zhuǎn)速時(shí)，其工作在弱磁控制二區(qū)；當(dāng)轉(zhuǎn)速控制范圍為h點(diǎn)的轉(zhuǎn)速到內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速時(shí)，其工作在弱磁控制三區(qū)。其中，o點(diǎn)為dq坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)，a點(diǎn)為最大轉(zhuǎn)矩輸出點(diǎn)，h點(diǎn)為由電壓極限橢圓中心所作垂直于直軸電流的直線與電流極限圓交點(diǎn)，c點(diǎn)為電壓極限橢圓中心點(diǎn)。該系統(tǒng)在弱磁區(qū)當(dāng)d軸電流達(dá)到下限-ψf/ld(c點(diǎn)橫坐標(biāo))時(shí)，即電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到h點(diǎn)后，合成電流延hc段取值，限制了電機(jī)高速時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩輸出。

而本實(shí)施例提供的該永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法，當(dāng)d軸電流達(dá)到-ψf/ld(c點(diǎn)橫坐標(biāo))時(shí)，即電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到h點(diǎn)后，合成電流可以繼續(xù)延hb段取值，再延bc段取值，充分挖掘了電機(jī)在高速弱磁區(qū)的轉(zhuǎn)矩輸出能力。

本發(fā)明另一實(shí)施例還提供了一種具體的永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法，在上述實(shí)施例及圖2和圖3的基礎(chǔ)之上，步驟s102參見圖4，具體包括：

s201、將轉(zhuǎn)速閉環(huán)的調(diào)節(jié)信號(hào)經(jīng)過第一預(yù)設(shè)限幅后，得到q軸電流給定值；

s202、將q軸電流給定值與mtpa系數(shù)相乘，得到第一d軸電流參考值，作為d軸電流給定值；

s203、分別根據(jù)q軸電流給定值與d軸電流給定值，得到q軸電壓給定值及d軸電壓給定值，以生成dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓及逆變器的控制信號(hào)，并通過控制信號(hào)使永磁同步電機(jī)工作在控制一區(qū)。

優(yōu)選的，轉(zhuǎn)速閉環(huán)的調(diào)節(jié)信號(hào)為：轉(zhuǎn)速給定值減去轉(zhuǎn)速實(shí)際值的差值經(jīng)過相應(yīng)調(diào)節(jié)后得到的信號(hào)；

優(yōu)選的，第一預(yù)設(shè)限幅為：

若滿足則設(shè)置上限值為否則，設(shè)置上限值為

其中，i²s＝i²d_mtpv+i^*2q，id_mtpv＝kmtpvi^*q-ψf/ld，id_mtpv為mtpv曲線上的d軸電流，kmtpv為mtpv曲線系數(shù)，i^*q為q軸電流給定值，ψf為等效磁鏈，ld為永磁同步電機(jī)的繞組d軸電感，ismax為永磁同步電機(jī)的最大電流，is為mtpv電流，i^*d(n-1)為上一時(shí)刻的d軸電流給定值。

優(yōu)選的，步驟s103參見圖4，具體包括：

s301、將轉(zhuǎn)速閉環(huán)的調(diào)節(jié)信號(hào)經(jīng)過第一預(yù)設(shè)限幅后，得到q軸電流給定值；

s302、將q軸電流給定值與mtpa系數(shù)相乘，得到第一d軸電流參考值；

s303、將電壓極限環(huán)的調(diào)節(jié)信號(hào)經(jīng)過第二預(yù)設(shè)限幅后，得到第二d軸電流參考值；

s304、將第一d軸電流參考值與第二d軸電流參考值疊加，得到d軸電流給定值；

s305、分別根據(jù)q軸電流給定值與d軸電流給定值，得到q軸電壓給定值及d軸電壓給定值，以生成dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓及逆變器的控制信號(hào)，并通過控制信號(hào)使永磁同步電機(jī)工作在控制二區(qū)或者控制三區(qū)。

優(yōu)選的，電壓極限環(huán)的調(diào)節(jié)信號(hào)為：逆變器允許輸出的最大電壓減去dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓的差值經(jīng)過相應(yīng)調(diào)節(jié)后得到的信號(hào)；

優(yōu)選的，第二預(yù)設(shè)限幅的上限值為零，下限值為mtpv曲線與mtpa曲線的d軸電流之差(kmtpv-kmtpa)i^*q-ψf/ld；

其中，kmtpv為mtpv曲線系數(shù)，kmtpa為mtpa曲線系數(shù)，i^*q為q軸電流給定值，ψf為等效磁鏈，ld為永磁同步電機(jī)的繞組d軸電感。

具體的原理為：

參見圖5，為永磁同步電機(jī)的控制框圖，在圖3所示的弱磁區(qū)abc段，d軸電流給定值i^*d是在mtpa關(guān)系得到的第一d軸電流參考值i^*d1的基礎(chǔ)上疊加電壓極限環(huán)輸出的第二d軸電流參考值i^*d2。

為保證dq軸電流取值位于oabco區(qū)域內(nèi)，需要對(duì)電壓極限環(huán)的調(diào)節(jié)信號(hào)(逆變器允許輸出的最大電壓umax減去dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓的差值δu經(jīng)過控制器4的相應(yīng)調(diào)節(jié)后得到的信號(hào))經(jīng)過第二預(yù)設(shè)限幅，該限幅的上限設(shè)置為0，下限idmin的設(shè)置取式(2)減式(1)，即idmin＝(kmtpv-kmtpa)i^*q-ψf/ld。

另外，在弱磁區(qū)abc段，q軸電流給定值i^*q來自轉(zhuǎn)速閉環(huán)；轉(zhuǎn)速閉環(huán)中，轉(zhuǎn)速給定值ω^*減去轉(zhuǎn)速實(shí)際值ω的差值經(jīng)過控制器1的相應(yīng)調(diào)節(jié)后得到調(diào)節(jié)信號(hào)，該調(diào)節(jié)信號(hào)經(jīng)過第一預(yù)設(shè)限幅后，得到q軸電流給定值i^*q；對(duì)q軸電流給定值i^*q所采取的第一預(yù)設(shè)限幅的邏輯如圖6所示。其上限值iqmax的取值取決于是否滿足其值為當(dāng)前最大電流極限與d軸電流的平方差再開方。在ab段最大電流極限為電流極限圓半徑ismax；當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于b點(diǎn)轉(zhuǎn)速時(shí)，為使電流取值延bc段而不是bg段，需將最大電流極限改為is，圖6中的i²s＝i²d_mtpv+i^*2q，id_mtpv為根據(jù)(2)式得到的mtpv曲線上的d軸電流。

本實(shí)施例中，dq軸電流調(diào)節(jié)器在得到q軸電流給定值i^*q之后，減去當(dāng)前q軸電流反饋值iq的差值之后再經(jīng)過控制器2的相應(yīng)調(diào)節(jié)，疊加解耦分量ωψf+ωldid得到q軸電壓給定值u^*q；并在得到d軸電流給定值i^*d之后，減去當(dāng)前d軸電流反饋值id的差值之后再經(jīng)過控制器3的相應(yīng)調(diào)節(jié)，疊加解耦分量ωlqiq得到d軸電壓給定值u^*d；q軸電壓給定值u^*q及d軸電壓給定值u^*d用于生成合成電壓及逆變器的控制信號(hào)。最終，在oa段恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，實(shí)現(xiàn)根據(jù)線性化后的mtpa關(guān)系確定dq軸電流給定值，此時(shí)電壓極限環(huán)輸出的第二d軸電流參考值i^*d2限制在0，電壓極限環(huán)不起作用；并在進(jìn)入弱磁區(qū)abc段，需要根據(jù)電壓極限、電流極限、mtpa和mtpv曲線綜合限制dq軸電流給定值；其中，在弱磁區(qū)的ab段合成電流取值為逆變器最大允許電流，bc段的合成電流取值由mtpv曲線限制。

由上述原理可以得到，本實(shí)施例在低速恒轉(zhuǎn)矩區(qū)根據(jù)線性化后的mtpa策略實(shí)現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩電流比控制；并通過電壓極限環(huán)id的上限在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和弱磁區(qū)進(jìn)行平滑切換；而在弱磁區(qū)通過設(shè)定靈活的dq軸電流給定值上下限，將弱磁區(qū)的合成電流取值范圍限制在oabco區(qū)域內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了永磁同步電機(jī)全速度范圍內(nèi)的最大轉(zhuǎn)矩輸出和最小電流。另外，避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用查表法實(shí)現(xiàn)電機(jī)全速度范圍的控制所帶來的標(biāo)定耗時(shí)和占用較多的cpu資源的問題，簡(jiǎn)單高效。

本發(fā)明另一實(shí)施例還提供了一種永磁同步電機(jī)的控制器，輸出端與永磁同步電機(jī)的逆變器的控制端相連；該永磁同步電機(jī)的控制器，參見圖7，包括：

電壓極限環(huán)101，用于判斷dq軸電流調(diào)節(jié)器102輸出的合成電壓是否小于逆變器允許輸出的最大電壓；

dq軸電流調(diào)節(jié)器102，用于若合成電壓小于逆變器允許輸出的最大電壓，則根據(jù)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制永磁同步電機(jī)工作在控制一區(qū)；控制一區(qū)對(duì)應(yīng)的合成電流矢量頂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為o點(diǎn)到a點(diǎn)之間的線段，o點(diǎn)為dq坐標(biāo)系原點(diǎn)，a點(diǎn)為最大轉(zhuǎn)矩電流比mtpa曲線與電流極限圓的交點(diǎn)；若合成電壓大于等于逆變器允許輸出的最大電壓，則根據(jù)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制永磁同步電機(jī)工作在控制二區(qū)或者控制三區(qū)；控制二區(qū)對(duì)應(yīng)的合成電流矢量頂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為a點(diǎn)到b點(diǎn)之間的線段，控制三區(qū)對(duì)應(yīng)的合成電流矢量頂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為b點(diǎn)到c點(diǎn)之間的線段，b點(diǎn)為最大轉(zhuǎn)矩電壓比mtpv曲線與電流極限圓的交點(diǎn)，c點(diǎn)為電壓極限橢圓中心點(diǎn)。

優(yōu)選的，dq軸電流調(diào)節(jié)器102用于根據(jù)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制永磁同步電機(jī)工作在控制一區(qū)時(shí)，具體用于：

分別根據(jù)q軸電流給定值與d軸電流給定值，得到q軸電壓給定值及d軸電壓給定值，以生成合成電壓及逆變器的控制信號(hào)，并通過控制信號(hào)使永磁同步電機(jī)工作在控制一區(qū)；

其中，q軸電流給定值是將轉(zhuǎn)速閉環(huán)103的調(diào)節(jié)信號(hào)經(jīng)過第一預(yù)設(shè)限幅后得到的；d軸電流給定值為將q軸電流給定值與mtpa系數(shù)相乘，得到的第一d軸電流參考值。

優(yōu)選的，轉(zhuǎn)速閉環(huán)103的調(diào)節(jié)信號(hào)為：轉(zhuǎn)速給定值減去轉(zhuǎn)速實(shí)際值的差值經(jīng)過相應(yīng)調(diào)節(jié)后得到的信號(hào)；

優(yōu)選的，第一預(yù)設(shè)限幅為：

若滿足則設(shè)置上限值為否則，設(shè)置上限值為

其中，i²s＝i²d_mtpv+i^*2q，id_mtpv＝kmtpvi^*q-ψf/ld，id_mtpv為mtpv曲線上的d軸電流，kmtpv為mtpv曲線系數(shù)，i^*q為q軸電流給定值，ψf為等效磁鏈，ld為永磁同步電機(jī)的繞組d軸電感，ismax為永磁同步電機(jī)的最大電流，is為mtpv電流，i^*d(n-1)為上一時(shí)刻的d軸電流給定值。

優(yōu)選的，dq軸電流調(diào)節(jié)器102用于根據(jù)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制永磁同步電機(jī)工作在控制二區(qū)或者控制三區(qū)時(shí)，具體用于：

分別根據(jù)q軸電流給定值與d軸電流給定值，得到q軸電壓給定值及d軸電壓給定值，以生成合成電壓及逆變器的控制信號(hào)，并通過控制信號(hào)使永磁同步電機(jī)工作在控制二區(qū)或者控制三區(qū)；

其中，q軸電流給定值是將轉(zhuǎn)速閉環(huán)103的調(diào)節(jié)信號(hào)經(jīng)過第一預(yù)設(shè)限幅后得到的；d軸電流給定值為將第一d軸電流參考值與第二d軸電流參考值進(jìn)行疊加的和；該第一d軸電流參考值為q軸電流給定值與mtpa系數(shù)相乘得到的積，該第二d軸電流參考值是將電壓極限環(huán)的調(diào)節(jié)信號(hào)經(jīng)過第二預(yù)設(shè)限幅后得到的值。

優(yōu)選的，電壓極限環(huán)101的調(diào)節(jié)信號(hào)為：逆變器允許輸出的最大電壓減去dq軸電流調(diào)節(jié)器輸出的合成電壓的差值經(jīng)過相應(yīng)調(diào)節(jié)后得到的信號(hào)；

優(yōu)選的，第二預(yù)設(shè)限幅的上限值為零，下限值為mtpv曲線與mtpa曲線的d軸電流之差(kmtpv-kmtpa)i^*q-ψf/ld；

其中，kmtpv為mtpv曲線系數(shù)，kmtpa為mtpa曲線系數(shù)，i^*q為q軸電流給定值，ψf為等效磁鏈，ld為永磁同步電機(jī)的繞組d軸電感。

具體的工作原理與上述實(shí)施例相同，此處不再一一贅述。

本發(fā)明中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對(duì)于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。