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永磁同步电机MTPA控制系统设计

2021-04-12李艳黄海波程诗卿赵熠吴武林

湖北汽车工业学院学报 2021年1期

李艳,黄海波,程诗卿,赵熠,吴武林

(湖北汽车工业学院 电气与信息工程学院,湖北 十堰442002)

驱动电机控制技术一定程度上决定了电动汽车行业的发展方向。文中选取符合车用要求的永磁同步电机作为研究对象,着重研究其矢量控制策略,提出适合实际控制系统应用的综合法实现MT⁃PA 控制,解决电机角度采集误差和相电流直流偏差等问题。

1 永磁同步电机的矢量控制

永磁同步电机矢量控制的实质就是利用空间坐标变换的方式,将定子电流分解成2个相互垂直正交的电流分量,使系统完全解耦,再通过分别控制其交、直轴电流分量来达到控制电机工作状态的目的。当控制电机在额定转速以下运行时,矢量控制的实现方法一般有id=0 控制和最大转矩电流比(maximum torque per ampere,MTPA)控制。MTPA即电机的输出转矩与其电流的最大比值,当电流大小一定时,使电机输出的转矩达到最大。电机运动的电磁转矩由永磁体产生的永磁转矩和由于电机磁路不对等所产生的磁阻转矩[1]组成,MTPA控制方法就是使直轴电流为负,产生与永磁转矩同向的磁阻转矩,从而增大电机的输出电磁转矩。在两相旋转(d-q)坐标系中,当直轴电流值为负,电流is处在第二象限时,沿d、q轴分解见图1。

图1 在d-q坐标系第二象限中is分解图

其对应转换公式为

转矩方程为

式中:Lq、Ld分别为定子电感在交、直轴上的分量;iq、id分别为d-q 坐标系中的定子电流;ψf、pn分别为磁链和电机极对数。将式(1)代入式(2)中,得到:

根据MTPA 的定义,对于1 个确……

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