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第2章
电流控制策略与标定

电流控制策略指的是由转矩指令生成 dq 轴电流指令所采用的方法,常见的有 i d = 0控制、MTPA控制、MTPV控制、最大功率因数控制等。在实际应用中,有时不只用一种控制策略,而将不同的控制策略结合起来使用。这既是由实际应用的复杂性决定的,又是由各控制策略本身的特点决定的。

对于表贴式永磁同步电机(SPMSM)的 L d =L q i d = 0控制等效于MTPA控制。凸极式永磁同步电机(IPMSM)广泛应用于电动汽车驱动系统中,而MTPA控制作为一种高效的控制策略被广泛采用。

虽然MTPA控制可以通过电机模型来求解,但实际计算结果过于复杂,难以直接用于工程。目前,主要有4种常见的实现方法:辅助信号注入法、曲线拟合法、公式近似计算法、查表法。

(1)辅助信号注入法的基本思想是在某一参考信号中注入高频辅助信号,反馈信号经过调制后得到的结果与电流矢量角的实际值和期望值的差值具有单调非线性相关性,根据所得结果对矢量角做闭环调节,使IPMSM收敛于MPTA状态。注入高频辅助信号对由于温度和磁饱和等因素造成的电机参数变化不敏感,但是注入高频辅助信号必然导致转矩波动,同时会增加谐波损耗。

(2)曲线拟合法通过拟合给定转矩于某一可观测变量之间的函数关系,在MCU(微处理器)中,通过拟合函数实时计算出给定值,闭环调整电机运行在MTPA状态下。曲线拟合法简单易用,几乎不需要额外的硬件成本开销,但由电机运行温度变化、磁饱和等因素引起的参数变化导致电机无法精确运行在MPTA状态下,因此该方法的应用范围受限。

(3)公式近似计算法通过对电机数学模型的部分表达式进行变换和近似计算,MTPA求解表达式简化,同时电机参数变化时可采用在线参数辨识的策略更新电机参数即可获得更准确的MTPA给定值。

(4)查表法同曲线拟合法,求得MTPA状态下的唯一解,将求解结果按照需求的分辨率存储为数据表,若已知磁饱和,以及温度影响下的转子永磁体磁通、电感的变化值,则可以构建多维数据表,可以使电机更精准地趋向MTPA状态。

在以上4种方法中,目前应用最为广泛的仍是查表法。查表法简单易用,几乎不占用额外的MCU计算资源。因此本章重点介绍查表法详细的标定过程。 3EDhm2V+RiUZKY3k1Pa1dG3kvAZG94cBJ/Fr66MKWNe6pt4oeGNJ55ULx5tfiu1x

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