永磁同步电机的控制方法及控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种永磁同步电机的控制方法以及一种 永磁同步电机的控制装置。
【背景技术】
[0002] 相关技术中提出的一种永磁同步电机的参数辨识方法是通过改进传统的模型参 考自适应结构来实现对电机参数辨识，其中改进传统的模型参考自适应结构即在保留原有 MRAS (Model Reference Adaptive System,模型参量自适应系统）模块1的基础上，建立新 的MRAS模块2,构建成级联模型参考自适应模块。
[0003] 其中，MRAS模块1用于实现转子速度的辨识，MRAS模块2用于实现定子电阻与转 子磁链的辨识。但是，由于该方法采用的是模型参考自适应的辨识方法，不能同时辨识永磁 同步电机的电感以及定子电阻、转子磁链参数，不仅控制精度不高，响应速度慢，而且还只 适用于表贴式的永磁同步电机，应用范围窄。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
[0005] 为此，本发明的一个目的在于提出了一种永磁同步电机的控制方法，通过该方法 可提高永磁同步电机的控制精确度和响应速度。
[0006] 本发明的另一个目的在于提出了一种永磁同步电机的控制装置。
[0007] 为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的永磁同步电机的控制方法，包括以 下步骤：根据所述永磁同步电机运行过程中的d轴反馈电流、q轴反馈电流以及d轴给定 电压、q轴给定电压和所述永磁同步电机的转速辨识所述永磁同步电机的定子电阻、转子磁 链、d轴电感和q轴电感；根据辨识得到的所述定子电阻、转子磁链、d轴电感和q轴电感计 算所述永磁同步电机的最大转矩电流比MTPA曲线；根据所述MTPA曲线生成电机参数表； 通过查询所述电机参数表以获得所述永磁同步电机的控制参数，并根据所述永磁同步电机 的控制参数对所述永磁同步电机进行控制。
[0008] 根据本发明实施例的永磁同步电机的控制方法，通过根据永磁同步电机运行过程 中的d轴反馈电流、q轴反馈电流以及d轴给定电压、q轴给定电压和永磁同步电机的转速 辨识永磁同步电机的定子电阻、转子磁链、d轴电感和q轴电感，然后根据辨识得到的定子 电阻、转子磁链、d轴电感和q轴电感计算永磁同步电机的最大转矩电流比MTPA曲线，并根 据MTPA曲线生成电机参数表，最后通过查询电机参数表以获得永磁同步电机的控制参数， 并根据永磁同步电机的控制参数对永磁同步电机进行控制，从而可实现对永磁同步电机准 确、快速地控制。其中，在辨识永磁同步电机的定子电阻、转子磁链、d轴电感和q轴电感时 可采用最小二乘法进行辨识，辨识结果准确、收敛迅速，并且无需额外增加硬件设施，仅通 过现有的逆变器测量永磁同步电机的电流以及转速，就能计算出永磁同步电机的参数；然 后可通过离线标定的方法计算出所有电流点下的永磁同步电机的参数，制作成表，计算精 度比较高，能够得到比较准确的电流值的点，同时计算速度快，省去了大量的永磁同步电机 标定的时间；最后在对永磁同步电机的控制过程中，通过查表的方式就可以快速确定永磁 同步电机的实际控制参数，从而提高了永磁同步电机的控制精确度和响应速度。
[0009] 根据本发明的一个实施例，所述步骤Sl具体包括：对所述永磁同步电机的数学模 型进行变换以分别获得第一数学模型和第二数学模型；将所述永磁同步电机运行过程中的 d轴反馈电流、q轴反馈电流以及d轴给定电压、q轴给定电压和所述永磁同步电机的转速 作为输入量，并将所述第一数学模型和所述第二数学模型分别应用到带遗忘因子的最小二 乘法中，以辨识所述永磁同步电机的定子电阻、转子磁链、d轴电感和q轴电感。其中，对所 述永磁同步电机的定子电阻和转子磁链进行辨识的频率小于对所述d轴电感和q轴电感进 行辨识的频率。
[0010] 根据本发明的一个实施例，所述步骤S2具体包括：根据辨识得到的所述定子电 阻、转子磁链、d轴电感和q轴电感分别计算所述永磁同步电机的输出转矩和最低需求转 速，以获得输出转矩参数表和最低需求转速参数表；根据当前给定转矩和当前给定转速分 别对所述输出转矩参数表和所述最低需求转速参数表进行筛选，以获得同时满足第一预设 条件和第二预设条件的电流数据点，并根据所述电流数据点获得多个最大转矩电流比的数 据点；根据所述多个最大转矩电流比的数据点生成所述MTPA曲线。其中，所述第一预设条 件为：筛选获得的输出转矩与所述当前给定转矩之差的绝对值小于第一预设值，并且，所述 第二预设条件为：筛选获得的最低需求转速与所述当前给定转速之差的绝对值小于第二预 设值。
[0011] 根据本发明的一个实施例，在步骤S22中，分别通过恒转矩区筛选的方式和恒功 率区筛选的方式获得所述多个最大转矩电流比的数据点。
[0012] 其中，根据本发明的一个实施例，通过所述恒转矩区筛选的方式获得所述最大转 矩电流比的数据点时，根据当前给定转矩和当前给定转速分别对所述输出转矩参数表和所 述最低需求转速参数表进行筛选，以获得同时满足第一预设条件和第二预设条件的第一电 流数据点，其中，根据所述第一电流数据点获得符合最大转矩电流比的第一数据点；判断所 述符合最大转矩电流比的第一数据点对应的转矩小于等于所述永磁同步电机的最大需求 转矩且所述符合最大转矩电流比的第一数据点对应的转速大于等于所述永磁同步电机的 最大转速时，所述符合最大转矩电流比的第一数据点为获得的所述最大转矩电流比的数据 点。
[0013] 根据本发明的一个实施例，在判断所述符合最大转矩电流比的第一数据点对应的 转矩大于所述永磁同步电机的最大需求转矩时，通过所述恒功率区筛选的方式获得所述多 个最大转矩电流比的数据点，其中，根据当前给定转速和当前给定功率计算当前给定转矩， 并根据所述当前给定转速和所述当前给定转矩分别对所述输出转矩参数表和所述最低需 求转速参数表进行筛选，以获得同时满足第一预设条件和第二预设条件的第二电流数据 点；根据所述第二电流数据点获得符合最大转矩电流比的第二数据点；判断所述符合最大 转矩电流比的第二数据点对应的功率大于等于所述永磁同步电机的最大输出功率且所述 符合最大转矩电流比的第二数据点对应的转速大于等于所述永磁同步电机的最大转速时， 所述符合最大转矩电流比的第二数据点为获得的所述最大转矩电流比的数据点。
[0014] 为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出的永磁同步电机的控制装置，包括： 辨识模块，所述辨识模块用于根据所述永磁同步电机运行过程中的d轴反馈电流、q轴反馈 电流以及d轴给定电压、q轴给定电压和所述永磁同步电机的转速辨识所述永磁同步电机 的定子电阻、转子磁链、d轴电感和q轴电感；计算模块，所述计算模块用于根据辨识得到 的所述定子电阻、转子磁链、d轴电感和q轴电感计算所述永磁同步电机的最大转矩电流比 MTPA曲线；生成模块，所述生成模块用于根据所述MTPA曲线生成电机参数表；控制模块，所 述控制模块通过查询所述电机参数表以获得所述永磁同步电机的控制参数，并根据所述永 磁同步电机的控制参数对所述永磁同步电机进行控制。
[0015] 根据本发明实施例的永磁同步电机的控制装置，辨识模块根据永磁同步电机运行 过程中的d轴反馈电流、q轴反馈电流以及d轴给定电压、q轴给定电压和永磁同步电机的 转速辨识永磁同步电机的定子电阻、转子磁链、d轴电感和q轴电感，计算模块根据辨识得 到的定子电阻、转子磁链、d轴电感和q轴电感计算永磁同步电机的最大转矩电流比MTPA曲 线，然后生成模块根据MTPA曲线生成电机参数表，最后控制模块通过查询电机参数表以获 得永磁同步电机的控制参数，并根据永磁同步电机的控制参数对永磁同步电机进行控制。 因此，本发明实施例的永磁同步电机的控制装置可实现对永磁同步电机准确、快速地控制。 其中，在辨识永磁同步电机的定子电阻、转子磁链、d轴电感和q轴电感时可采用最小二乘 法进行辨识，辨识结果准确、收敛迅速，并且无需额外增加硬件设施，仅通过现有的逆变器 测量永磁同步电机的电流以及转速，就能计算出永磁同步电机的参数；然后可通过离线标 定的方法计算出所有电流点下的永磁同步电机的参数，制作成表，计算精度比较高，能够得 到比较准确的电流值的点，同时计算速度快，省去了大量的永磁同步电机标定的时间；最后 在对永磁同步电机的控制过程中，通过查表的方式就可以快速确定永磁同步电机的实际控 制参数，从而提高了永磁同步电机的控制精确度和响应速度。
[0016] 根据本发明的一个实施例，所述辨识模块在辨识所述永磁同步电机的定子电阻、 转子磁链、d轴电感和q轴电感时，还用于对所述永磁同步电机的数学模型进行变换以分别 获得第一数学模型和第二数学模型，并将所述永磁同步电机运行过程中的d轴反馈电流、q 轴反馈电流以及d轴给定电压、q轴给定电压和所述永磁同步电机的转速作为输入量，以及 将所述第一数学模型和所述第二数学模型分别应用到带遗忘因子的最小二乘法中。其中， 所述辨识模块对所述永磁同步电机的定子电阻和转子磁链进行辨识的频率小于对所述d 轴电感和q轴电感进行辨识的频率。
[0017] 根据本发明的一个实施例，所述计算模块还用于根据辨识得到的所述定子电阻、 转子磁链、d轴电感和q轴电感分别计算所述永磁同步电机的输出转矩和最低需求转速，以 获得输出转矩参数表和最低需求转速参数表，并根据当前给定转矩和当前给定转速分别对 所述输出转矩参数表和所述最低需求转速参数表进行筛选，以获得同时满足第一预设条件 和第二预设条件的电流数据点，以及根据所述电流数据点获得多个最大转矩电流比的数据 点，最后根据所述多个最大转矩电流比的数据点生成所述MTPA曲线。其中，所述第一预设 条件为：筛选获得的输出转矩与所述当前给定转矩之差的绝对值小于第一预设值，并且，所 述第二预设条件为：筛选获得的最低需求转速与所述当前给定转速之差的绝对值小于第二 预设值。
[0018] 根据本发明的一个实施例，所述计算模块分别通过恒转矩区筛选的方式和恒功率 区筛选的方式获得所述多个最大转矩电流比的数据点。
[0019] 其中，根据本发明的一个实施例，所述计算模块通过所述恒转矩区筛选的方式获 得所述最大转矩电流比的数据点时，根据当前给定转矩和当前给定转速分别对所述输出转 矩参数表和所述最低需求转速参数表进行筛选，以获得同时满足第一预设条件和第二预设 条件的第一电流数据点，其中，所述计算模块根据所述第一电