一種永磁同步電機(jī)功率補(bǔ)償控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種永磁同步電機(jī)功率補(bǔ)償控制系統(tǒng)及方法，屬于永磁同步電機(jī)控制
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的永磁同步電機(jī)控制方式都是矢量控制，建立電機(jī)模型，通過(guò)電流閉環(huán)反饋 調(diào)節(jié)來(lái)達(dá)到對(duì)目標(biāo)電流值追蹤的目的，通過(guò)對(duì)電機(jī)的標(biāo)定測(cè)試，以給定扭矩的形式計(jì)算出 各轉(zhuǎn)速下相應(yīng)的合成Is和功角，根據(jù)電機(jī)模型計(jì)算出d、q軸電流作為系統(tǒng)控制的目標(biāo)值， 通過(guò)電流環(huán)閉環(huán)調(diào)節(jié)以及電機(jī)模型的電壓公式計(jì)算出空間矢量^、仏值，再以SVPWM算法為 核心計(jì)算輸出三相占空比，達(dá)到變壓變頻的目的，如圖1所示。通過(guò)對(duì)電機(jī)系統(tǒng)的試驗(yàn)驗(yàn)證 以及整車(chē)測(cè)試總結(jié)，該技術(shù)存在著以下不足之處：首先是對(duì)電機(jī)測(cè)試和標(biāo)定存在的誤差使 實(shí)際電機(jī)扭矩值與目標(biāo)扭矩值存在偏差；對(duì)電機(jī)以及控制器硬件參數(shù)一致性要求很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種永磁同步電機(jī)功率補(bǔ)償控制系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有永 磁同步電機(jī)控制中存在實(shí)際電機(jī)扭矩值與目標(biāo)扭矩值存在偏差的問(wèn)題。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種永磁同步電機(jī)功率補(bǔ)償控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括電 機(jī)主控制支路、電流反饋支路和轉(zhuǎn)速反饋支路，電流反饋支路和轉(zhuǎn)速反饋支路與電機(jī)主控 制支路構(gòu)成反饋控制，所述的控制系統(tǒng)還包括功率補(bǔ)償調(diào)節(jié)支路，該功率補(bǔ)償調(diào)節(jié)支路包 括電磁功率計(jì)算模塊、給定功率計(jì)算模塊以及動(dòng)態(tài)校正補(bǔ)償模塊，所述電磁功率計(jì)算模塊 的輸入端與電流反饋支路的輸出端連接，用于根據(jù)電機(jī)的電流值計(jì)算電機(jī)的反饋電磁功率 P，所述給定功率計(jì)算模塊的輸入端連接有轉(zhuǎn)速反饋支路的輸出端和給定扭矩信號(hào)，用于計(jì) 算電機(jī)參考電磁功率P*，所述動(dòng)態(tài)校正補(bǔ)償模塊的輸入端與電磁功率計(jì)算模塊和給定功率 計(jì)算模塊的輸出端連接，用于根據(jù)電機(jī)參考電磁功率P*與電機(jī)反饋電磁功率P的差值確定 補(bǔ)償信號(hào)，所述動(dòng)態(tài)校正補(bǔ)償模塊的輸出端與電機(jī)主控制支路連接，用于將確定的補(bǔ)償信 號(hào)補(bǔ)償?shù)絽⒖茧娏鱅q上。
[0005] 所述電磁功率計(jì)算模塊所計(jì)算出的電機(jī)反饋電磁功率P為：
[0006] P=nT/9500
[0007] T=Pl[^fiq+(Ld-Lq)idiq]
[0008] 其中PI表示電機(jī)極對(duì)數(shù)，n為電機(jī)轉(zhuǎn)速，T為電機(jī)扭矩，^^表示轉(zhuǎn)子磁鏈，Ld為直 軸電感，Lq為交軸電感，id為直軸電流，iq為交軸電流。
[0009] 所述的動(dòng)態(tài)校正補(bǔ)償模塊采用PI調(diào)節(jié)器，該P(yáng)I調(diào)節(jié)器的輸入值uin為電機(jī)參考電 磁功率P*與電機(jī)反饋計(jì)算的電磁功率P的差值，由該P(yáng)I調(diào)節(jié)器得到補(bǔ)償信號(hào)為：
[0010]AIqgd=Kp(P*-P)+Kif(P*-P)dt
[0011] 其中AIqgd為所求的補(bǔ)償信號(hào)，心，1分別為功率補(bǔ)償PI調(diào)節(jié)器的比例和積分增 益。
[0012] 所述的電機(jī)主控制支路包括依次連接的D、Q軸電流計(jì)算模塊、電流PI調(diào)節(jié)器、D、 Q軸電壓計(jì)算模塊和空間矢量脈寬調(diào)制模塊，所述D、Q軸電流計(jì)算模塊的輸入端連接有扭 矩參考信號(hào)、功率補(bǔ)償調(diào)節(jié)支路和轉(zhuǎn)速反饋支路，所述空間矢量脈寬調(diào)制模塊的輸出端控 制連接永磁同步電機(jī)。
[0013] 所述電流反饋支路包括電流采樣計(jì)算模塊、CLARK變換模塊和PARK變換模塊，所 述電流采樣計(jì)算模塊輸入端與空間矢量脈寬調(diào)制模塊的輸出端連接，電流采樣計(jì)算模塊的 輸出端與CLARK變換模塊的輸入端連接，CLARK變換模塊的輸出端與PARK變換模塊的輸入 端連接，PARK模塊的輸出端分別與主控制支路中的電流PI調(diào)節(jié)器和功率補(bǔ)償調(diào)節(jié)支路中 的電磁功率計(jì)算模塊連接，用于提供電機(jī)的D、Q控制電流。
[0014] 所述的轉(zhuǎn)速反饋支路包括轉(zhuǎn)速信號(hào)采集模塊和電機(jī)轉(zhuǎn)速及電角度計(jì)算模塊，所述 轉(zhuǎn)速信號(hào)采集模塊的輸入端與永磁同步電機(jī)連接，用于采集永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速模擬信 號(hào)，所述轉(zhuǎn)速信號(hào)采集模塊的輸入端與電機(jī)轉(zhuǎn)速及電角度計(jì)算模塊的輸入端連接，所述電 機(jī)轉(zhuǎn)速及電角度計(jì)算模塊的輸出端與D、Q軸電流計(jì)算模塊和給定功率計(jì)算模塊連接，用于 為其提供電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)，所述的電機(jī)轉(zhuǎn)速及電角度計(jì)算模塊的輸出端還與CLARK變換模 塊的輸入端連接，用于為其提供電角度。
[0015] 本發(fā)明永磁同步電機(jī)功率補(bǔ)償控制方法的技術(shù)方案如下：該控制方法采用給定的 扭矩值計(jì)算參考電流Iq，以參考電流對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制，其特征在于，該控制方 法還包括對(duì)參考電流Iq的補(bǔ)償，該補(bǔ)償信號(hào)是由電機(jī)參考電磁功率P*與電機(jī)反饋電磁功 率P的差值確定，其中電機(jī)參考電磁功率P*是根據(jù)給定的扭矩和電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速計(jì)算得 到，電機(jī)反饋電磁功率P是根據(jù)電機(jī)矢量控制過(guò)程采集到電流計(jì)算得到。
[0016] 所述電機(jī)反饋電磁功率P:
[0017] P=nT/9500
[0018] T=Pl[^fiq+(Ld-Lq)idiq]
[0019] 其中PI表不電機(jī)極對(duì)數(shù)，n為電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，T為電機(jī)扭矩，^^表不轉(zhuǎn)子磁鏈， Ld為直軸電感，Lq為交軸電感，id為直軸電流，iq為交軸電流。
[0020] 所述參考電流Iq的補(bǔ)償采用PI調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)，該P(yáng)I調(diào)節(jié)器的輸入值uin為電機(jī)參 考電磁功率P*與電機(jī)反饋計(jì)算的電磁功率P的差值，由該P(yáng)I調(diào)節(jié)器得到補(bǔ)償信號(hào)為：
[0021] AIqgd=KP (P*-P)+Kjf(P*-P)dt
[0022] 其中AIqgd為所求的補(bǔ)償信號(hào)，心，1分別為功率補(bǔ)償PI調(diào)節(jié)器的比例和積分增 益。
[0023] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過(guò)在現(xiàn)有控制系統(tǒng)中增加功率補(bǔ)償調(diào)節(jié)支路，用 于對(duì)給定扭矩下計(jì)算出的參考電流進(jìn)行補(bǔ)償，以補(bǔ)償后的參考電流對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行閉 環(huán)控制，該補(bǔ)償信號(hào)是由電機(jī)參考電磁功率P*與電機(jī)反饋電磁功率P的差值確定，其中電 機(jī)參考電磁功率P*是根據(jù)給定的扭矩和電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速計(jì)算得到，電機(jī)反饋電磁功率P是 根據(jù)電機(jī)矢量控制過(guò)程采集到電流計(jì)算得到。
[0024] 本發(fā)明通過(guò)參考電流的補(bǔ)償來(lái)達(dá)到對(duì)電機(jī)實(shí)際功率比追蹤參考功率比的目的，使 電機(jī)實(shí)際功率完全服從目標(biāo)功率，提高扭矩控制精度；有效解決電機(jī)以及控制器硬件一致 性不好造成扭矩控制的差異性。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是現(xiàn)有的永磁同步電機(jī)控制模型示意圖；
[0026] 圖2是比例節(jié)分調(diào)節(jié)線(xiàn)路圖；
[0027] 圖3是功率PI補(bǔ)償PI調(diào)節(jié)框圖；
[0028] 圖4是本發(fā)明的永磁同步電機(jī)控制模型示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0030] 本發(fā)明的一種永磁同步電機(jī)功率補(bǔ)償控制系統(tǒng)的實(shí)施例
[0031] 本發(fā)明是在現(xiàn)有永磁同步電機(jī)功率控制系中增加功率補(bǔ)償調(diào)節(jié)支路實(shí)現(xiàn)，對(duì)原有 參考電流進(jìn)行補(bǔ)償，以補(bǔ)償后的電流作為參考信號(hào)對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)控制。具體結(jié)構(gòu)如圖4所示， 該控制系統(tǒng)包括電機(jī)主控制支路、電流反饋支路、轉(zhuǎn)速反饋支路和功率補(bǔ)償調(diào)節(jié)支路，功率 補(bǔ)償調(diào)節(jié)支路、電流反饋支路和轉(zhuǎn)速反饋支路與電機(jī)主控制支路構(gòu)成反饋控制。
[0032] 功率補(bǔ)償調(diào)節(jié)支路包括電磁功率計(jì)算模塊、給定功率計(jì)算模塊以及動(dòng)態(tài)校正補(bǔ)償 模塊，電磁功率計(jì)算模塊的輸入端與電流反饋支路的輸出端連接，用于根據(jù)電機(jī)的電流值 計(jì)算電機(jī)的反饋電磁功率P，給定功率計(jì)算模塊的輸入端