CN106655950A - 一种电压可调的电机控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明关于永磁同步电机的控制，尤其涉及一种电压可调的电机控制系统及控制方法，对永磁同步电机的效率进行优化。传统的电机驱动系统效率优化方法通常基于电机损耗模型，然而基于电机模型的效率提高方法对于参数较为敏感，电机损耗模型在恶劣的机载设备环境和复杂的负载变化时难以准确描述。本发明的电压可调的电机控制系统，该系统的直流电源通过逆变器对永磁同步电机提供驱动电压，电机控制系统对该逆变器进行控制，在所述直流电源和逆变器之间还连接有DC/DC变换器。基于不完全依靠电机损耗模型的优化方法使得电机控制系统的效率最优，使得军机的飞行距离更远，作战时间更长。

Description

一种电压可调的电机控制系统
技术领域
本发明关于永磁同步电机的控制，尤其涉及一种电压可调的电机控制系统及控制方法，对永磁同步电机的效率进行优化。
背景技术
永磁同步电机，广泛地应用在航空系统中，特别是EMA、EBHA和EHA等要求伺服性能高的场合。在军机上，永磁同步电机由蓄电池或者航空发电机提供电源驱动。为了使得军机飞行距离尽可能的远，提供更长的作战时间，提高整个系统的效率及其重要。传统的电机驱动系统效率优化方法通常基于电机损耗模型，然而基于电机模型的效率提高方法对于参数较为敏感，电机损耗模型在恶劣的机载设备环境和复杂的负载变化时难以准确描述。
因此，有必要提供一种对于参数不敏感且不完全依靠电机损耗模型的效率优化方法以解决前文提到的技术问题。
发明内容
本发明的目的是设计一种永磁同步电机的控制系统，并通过一定的控制方法使得系统的损耗最小，效率最优。
本发明的电压可调的电机控制系统，该系统的直流电源通过逆变器对永磁同步电机提供驱动电压，电机控制系统对该逆变器进行控制，在所述直流电源和逆变器之间还连接有DC/DC变换器；所述电机控制系统中的能量管理模块接收所述直流电源的电压信号Vin和效率优化模块的电压信号VDC *，并向所述DC/DC变换器输出相应的占空比Sh和Sl；输入功率计算模块接收输入所述逆变器的母线电流IDC和DC/DC变换器输出的母线电压VDC，并向所述效率优化模块发送功率数据PDC；Park变换接收逆变器输出的相电流Ia和Ib，变换后输出Id和Iq到电流控制单元；所述效率优化模块接收外部的转矩指令T*和实时的电机转速ωm，并将计算得到的Id *和Iq *发送给所述电流控制单元；所述电流控制单元将给定电压Vd *和Vq *发送给Park逆变换模块，并通过PWM产生模块发送至所述逆变器。
所述效率优化模块根据实时获得的功率数据PDC，不断调整所述电压信号VDC *，使得所述功率数据PDC接近极值。
有益效果：控制系统的电压通过一级DC/DC变换器控制，基于不完全依靠电机损耗模型的优化方法使得电机控制系统的效率最优，使得军机的飞行距离更远，作战时间更长。
附图说明
图1是本发明的电机控制系统原理框图。
其中，1-直流电源、2-DC/DC变换器、3-逆变器、4-永磁同步电机、5-电机控制系统、51-能量管理模块、52-输入功率计算、53-Park逆变换模块、54-Park变换模块、55-电流控制单元、56-效率优化模块、57-PWM模块
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1所示为永磁同步电机控制系统的原理框图。整个电机控制系统包括提供直流电源输入的直流电源1，直流电源可以是蓄电池或者通过发电机产生的直流电，与直流电源1连接的DC/DC变换器2，与DC/DC变换器2连接的逆变器3，与逆变器3连接的永磁同步电机4以及控制DC/DC变换器2和逆变器3的控制系统5。
控制系统5包括能量管理模块51，输入功率计算单元52，效率优化计算单元56，电流控制单元55，以及Park变换模块54，Park逆变器模块53，PWM模块57。
指令转矩T*以及当前电机转速输入效率优化模块56，通过传感器6将电压和电流输入功率计算模块52计算得到当前系统的输入功率，输入效率优化模块56，通过计算，得到当前转矩下所对应的电压参考值VDC *和dq轴电流参考值Id *和Iq *，电压参考值输入能量管理模块51，通过调节得到DC/DC变换器2对应的占空比Sh和Sl，通过传感器6得到的相电流经Park变换模块54得到的dq轴反馈电流Id和Iq与给定dq轴电流Id *和Iq *经电流控制单元55得到dq轴给定电压Vd *和Vq *，经Park逆变换模块53后送入PWM模块57，驱动逆变器3工作。
效率优化模块56根据指令转矩T*采用最大转矩电流比MTPA控制策略得到初始dq轴给定电流Id *和Iq *，当在固定电压得到最小输入功率时，采用遍历寻优调整电压VDC *进一步寻找调整给定电流Id *和Iq *使得输入功率PDC最小。

Claims (2)

1.一种电压可调的电机控制系统，该系统的直流电源(1)通过逆变器(3)对永磁同步电机(4)提供驱动电压，电机控制系统(5)对该逆变器(3)进行控制，其特征在于：在所述直流电源(1)和逆变器(3)之间还连接有DC/DC变换器(2)；所述电机控制系统(5)中的能量管理模块(51)接收所述直流电源(1)的电压信号Vin和效率优化模块(56)的电压信号VDC *，并向所述DC/DC变换器(2)输出相应的占空比Sh和Sl；输入功率计算模块(52)接收输入所述逆变器(3)的母线电流IDC和DC/DC变换器(2)输出的母线电压VDC，并向所述效率优化模块(56)发送功率数据PDC；Park变换(54)接收逆变器(3)输出的相电流Ia和Ib，变换后输出Id和Iq到电流控制单元(55)；所述效率优化模块(56)接收外部的转矩指令T*和实时的电机转速ωm，并将计算得到的Id *和Iq *发送给所述电流控制单元(55)；所述电流控制单元(55)将给定电压Vd *和Vq *发送给Park逆变换模块(53)，并通过PWM产生模块(57)发送至所述逆变器(3)。
2.根据权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于：所述效率优化模块(56)根据实时获得的功率数据PDC，不断调整所述电压信号VDC *，使得所述功率数据PDC接近极值。
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