CN111697890A - 永磁和混合励磁同步电机扭矩估算方法 - Google Patents
永磁和混合励磁同步电机扭矩估算方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及电机控制领域，具体为一种永磁和混合励磁同步电机扭矩估算方法。一种永磁和混合励磁同步电机扭矩估算方法，其特征是：按如下步骤依次实施：①给定目标值；同步实施处理一和处理二；③估算扭矩。本发明响应速度快，估算性能稳定。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制领域，具体为一种永磁和混合励磁同步电机扭矩估算方法。
背景技术
目前，同步电机的扭矩估算方法大多使用的是公式法，公式法是依据同步电机的扭矩公式：Te=1.5×Pn×[ψf+(Ld-Lq)×id]×iq，
上式中各项参数含义如下：
Te为电机的电磁扭矩，
Pn为电机的极对数，
ψf为电机转子主磁链，
Ld为电机D轴电感，
Lq为电机Q轴电感，
id为D轴电流，
iq为Q轴电流，
上述方法需要较为精准的电机标定参数，且对于D、Q轴的电流波动也要非常小，估算扭矩才能与目标扭矩达到吻合，而且为了减小估算扭矩波动，也要加入滤波环节，但这样估算扭矩和目标扭矩的跟随性就大打折扣，也就是如果要得到稳定的估算数据就必须牺牲快速响应，而要的到快速响应又失去了估算的稳定性，在这种方法中估算扭矩的稳定性和响应是无法兼容的。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种响应速度快、估算性能稳定的电机控制方法，本发明公开了一种永磁和混合励磁同步电机扭矩估算方法。
本发明通过如下技术方案达到发明目的：
一种永磁和混合励磁同步电机扭矩估算方法，其特征是：按如下步骤依次实施：
① 给定目标值：给定目标扭矩Te_cmd，随后同步实施处理一和处理二；
处理一按如下步骤依次实施：
②.1 查表id_ref，iq_ref，励磁电流，
②.2 滤波，
②.3 查表Ld_ref，Lq_ref，Phi_ref，
②.4 根据(a)式计算扭矩Te_ref：
Te_ref=1.5×Pn×[ψf_ref+(Ld_ref-Lq_ref)×id_ref]×iq_ref——(a)，
处理二按如下步骤依次实施：
②.5 反馈id_fb，iq_fb，
②.6 滤波，
②.7 查表Ld_fb，Lq_fb，Phi_fb，
②.8 根据(b)式计算扭矩Te_fb：
Te_fb=1.5×Pn×[ψf_fb+(Ld_fb-Lq_fb)×id_fb]×iq_fb——(b)；
处理一和处理二都完成后转入第③步；
③ 估算扭矩：根据(c)式估算扭矩Te_estimation：
Te_estimation=Te_cmd-Te_ref+Te_fb——(c)；
式(a)、(b)和(c)中：
Pn为电机的极对数；
ψf_ref、ψf_fb分别为查表主磁链、反馈主磁链；
Ld_ref、Ld_fb分别为电机查表D轴电感、反馈D轴电感；
Lq_ref、Lq_fb分别为电机查表Q轴电感、反馈Q轴电感；
id_ref、id_fb分别为电机查表D轴电流、反馈D轴电流；
iq_ref、iq_fb分别为电机查表Q轴电流、反馈Q轴电流；
Te_cmd、Te_ref、Te_fb、Te_estimation分别为目标扭矩、查表估算扭矩、反馈估算扭矩、最终估算扭矩。
所述的永磁和混合励磁同步电机扭矩估算方法，其特征是：处理二中的步骤②.5，还包括反馈励磁电流。
在步骤③后，在对整机即电机电控系统的测试或监控时，将估算出的各个扭矩值作为作为反映控制及系统稳定性的一种技术指标，通过这个技术指标，相关的技术人员可以直观的监控系统运行的情况。
本方法是在公式法的基础上增加扭矩估算前馈，提高扭矩跟随性，扭矩的跟随性是指当给定目标扭矩Te_ref时，估算扭矩Te_est能快速响应，在相位上延迟小。另外，增加DQ轴电流滤波，并将使用的电机参数分离为目标扭矩参数和反馈扭矩参数，参数的分离减少了对电机参数的过度依赖，将估算扭矩表征中加入对控制优劣的考量，扩大了估算扭矩的表征性能，而且，通过参数分离和滤波环节也提高估算扭矩的稳定，抑制估算扭矩波动。
本发明克服了以往估算扭矩的方法响应不够、与实际控制状态存在偏差的缺陷，采用本发明作扭矩估算，响应快，估算稳定，能更为真实地反映当前控制系统的状态。
本发明具有如下有益效果：能兼容快速响应和估算稳定的两种特点，另外提出的参数分离又可以增加估算扭矩的表征特性。
附图说明
图1是本发明用于永磁同步电机扭矩估算时的流程图，
图2是本发明用于混合励磁同步电机扭矩估算时的流程图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种永磁同步电机扭矩估算方法，如图1所示：按如下步骤依次实施：
① 给定目标值：给定目标扭矩Te_cmd，随后同步实施处理一和处理二；
处理一按如下步骤依次实施：
②.1 查表id_ref，iq_ref，励磁电流，
②.2 滤波，
②.3 查表Ld_ref，Lq_ref，Phi_ref，
②.4 根据(a)式计算扭矩Te_ref：
Te_ref=1.5×Pn×[ψf_ref+(Ld_ref-Lq_ref)×id_ref]×iq_ref——(a)，
处理二按如下步骤依次实施：
②.5 反馈id_fb，iq_fb，
②.6 滤波，
②.7 查表Ld_fb，Lq_fb，Phi_fb，
②.8 根据(b)式计算扭矩Te_fb：
Te_fb=1.5×Pn×[ψf_fb+(Ld_fb-Lq_fb)×id_fb]×iq_fb——(b)；
处理一和处理二都完成后转入第③步；
③ 估算扭矩：根据(c)式估算扭矩Te_estimation：
Te_estimation=Te_cmd-Te_ref+Te_fb——(c)；
式(a)、(b)和(c)中：
Pn为电机的极对数；
ψf_ref、ψf_fb分别为查表主磁链、反馈主磁链；
Ld_ref、Ld_fb分别为电机查表D轴电感、反馈D轴电感；
Lq_ref、Lq_fb分别为电机查表Q轴电感、反馈Q轴电感；
id_ref、id_fb分别为电机查表D轴电流、反馈D轴电流；
iq_ref、iq_fb分别为电机查表Q轴电流、反馈Q轴电流；
Te_cmd、Te_ref、Te_fb、Te_estimation分别为目标扭矩、查表估算扭矩、反馈估算扭矩、最终估算扭矩。
在步骤③后，在对整机即电机电控系统的测试或监控时，将估算出的各个扭矩值作为作为反映控制及系统稳定性的一种技术指标，通过这个技术指标，相关的技术人员可以直观的监控系统运行的情况。
实施例2
一种混合励磁同步电机扭矩估算方法，如图2所示：按如下步骤依次实施：
① 给定目标值：给定目标扭矩Te_cmd，随后同步实施处理一和处理二；
处理一按如下步骤依次实施：
②.1 查表id_ref，iq_ref，励磁电流，
②.2 滤波，
②.3 查表Ld_ref，Lq_ref，Phi_ref，
②.4 根据(a)式计算扭矩Te_ref：
Te_ref=1.5×Pn×[ψf_ref+(Ld_ref-Lq_ref)×id_ref]×iq_ref——(a)，
处理二按如下步骤依次实施：
②.5 反馈id_fb，iq_fb，反馈励磁电流，
②.6 滤波，
②.7 查表Ld_fb，Lq_fb，Phi_fb，
②.8 根据(b)式计算扭矩Te_fb：
Te_fb=1.5×Pn×[ψf_fb+(Ld_fb-Lq_fb)×id_fb]×iq_fb——(b)；
处理一和处理二都完成后转入第③步；
③ 估算扭矩：根据(c)式估算扭矩Te_estimation：
Te_estimation=Te_cmd-Te_ref+Te_fb——(c)；
式(a)、(b)和(c)中：
Pn为电机的极对数；
ψf_ref、ψf_fb分别为查表主磁链、反馈主磁链；
Ld_ref、Ld_fb分别为电机查表D轴电感、反馈D轴电感；
Lq_ref、Lq_fb分别为电机查表Q轴电感、反馈Q轴电感；
id_ref、id_fb分别为电机查表D轴电流、反馈D轴电流；
iq_ref、iq_fb分别为电机查表Q轴电流、反馈Q轴电流；
Te_cmd、Te_ref、Te_fb、Te_estimation分别为目标扭矩、查表估算扭矩、反馈估算扭矩、最终估算扭矩。
在步骤③后，在对整机即电机电控系统的测试或监控时，将估算出的各个扭矩值作为作为反映控制及系统稳定性的一种技术指标，通过这个技术指标，相关的技术人员可以直观的监控系统运行的情况。
Claims (2)
1.一种永磁和混合励磁同步电机扭矩估算方法，其特征是：按如下步骤依次实施：
①给定目标值：给定目标扭矩Te_cmd，随后同步实施处理一和处理二；
处理一：根据对电机参数的标定或者电机设计过程中的仿真数据，按如下步骤依次实施：
②-1 查表id_ref，iq_ref，励磁电流，
②-2 滤波，
②-3 查表Ld_ref，Lq_ref，Phi_ref，
②-4 根据(a)式计算扭矩Te_ref：
(a)：Te_ref=1.5×Pn×[ψf_ref+(Ld_ref-Lq_ref)×id_ref]×iq_ref，
处理二：根据对电机参数的标定或者电机设计过程中的仿真数据，按如下步骤依次实施：
②-5 反馈id_fb，iq_fb，
②-6 滤波，
②-7 查表Ld_fb，Lq_fb，Phi_fb，
②-8 根据(b)式计算扭矩Te_fb：
(b)：Te_fb=1.5×Pn×[ψf_fb+(Ld_fb-Lq_fb)×id_fb]×iq_fb；
处理一和处理二都完成后转入第③步；
③估算扭矩：根据(c)式估算扭矩Te_estimation：
(c)：Te_estimation=Te_cmd-Te_ref+Te_fb；
式(a)、(b)和(c)中：
Pn为电机的极对数；
ψf_ref、ψf_fb分别为查表主磁链、反馈主磁链；
Ld_ref、Ld_fb分别为电机查表D轴电感、反馈D轴电感；
Lq_ref、Lq_fb分别为电机查表Q轴电感、反馈Q轴电感；
id_ref、id_fb分别为电机查表D轴电流、反馈D轴电流；
iq_ref、iq_fb分别为电机查表Q轴电流、反馈Q轴电流；
Te_cmd、Te_ref、Te_fb、Te_estimation分别为目标扭矩、查表估算扭矩、反馈估算扭矩、最终估算扭矩。
2.如权利要求1所述的永磁和混合励磁同步电机扭矩估算方法，其特征是：处理二中的步骤②.5，还包括反馈励磁电流。
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