本發(fā)明涉及電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種永磁同步磁阻電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制方法。

背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的電梯驅(qū)動(dòng)主要是以異步電機(jī)作為曳引電機(jī)，配合異步變頻器完成驅(qū)動(dòng)，但這種驅(qū)動(dòng)方式體積大，工作效率低、噪音大，而且需要相應(yīng)的減速裝置等配合。目前，永磁同步電機(jī)加變頻器的驅(qū)動(dòng)方式正逐步取代傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式，永磁同步電機(jī)的功率密度、效率都很高，而且結(jié)構(gòu)也相對簡單，是很好的節(jié)能電機(jī)。近年來，隨著電力電子技術(shù)、新型電機(jī)控制理論和稀土永磁材料的快速發(fā)展，永磁同步電動(dòng)機(jī)得以迅速的推廣應(yīng)用。然而隨著稀土永磁材料價(jià)格迅速增長，而且存在比較大的浮動(dòng)，提高了永磁同步電機(jī)的成本，使其發(fā)展受限制。在該背景下，基于永磁同步磁阻電機(jī)應(yīng)用逐漸受到了廣泛關(guān)注。矢量控制技術(shù)是常用的永磁同步電機(jī)控制方法，如公開號為102386834A的中國發(fā)明專利申請公開了一種永磁同步電機(jī)的矢量控制方法：將等效于轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的d軸電流和q軸電流解耦，通過PI調(diào)節(jié)獲得d軸電壓和q軸電壓，進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào)制，用調(diào)制后的信號控制牽引逆變器以驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行；作為解耦控制信號的d軸電流的給定值和q軸電流的給定值通過如下方法獲得：將轉(zhuǎn)子實(shí)際角速度信號與預(yù)先給定角速度信號進(jìn)行比較，對比較信號進(jìn)行PI調(diào)節(jié)后，獲得轉(zhuǎn)子的給定轉(zhuǎn)矩；根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩獲得d軸電流的初始給定值；根據(jù)實(shí)際角速度信號獲得d軸電流的調(diào)節(jié)值；根據(jù)d軸電流的初始給定值和d軸電流的調(diào)節(jié)值獲得d軸電流的給定值；根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩和d軸電流的給定值獲得q軸電流的給定值；利用得到的d軸電流和q軸電流的給定值進(jìn)行解耦，通過PI調(diào)節(jié)獲得d軸電壓和q軸電壓，然后進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào)制，使用調(diào)制后的PWM信號控制牽引逆變器以驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)運(yùn)行。在永磁同步磁阻電機(jī)中，由于磁路飽和對電機(jī)的電感會產(chǎn)生影響，且在電機(jī)電流不同的情況下，磁路的飽和程度也不相同，當(dāng)永磁同步磁阻電機(jī)的電流不同時(shí)，其q軸電感和d軸電感會有所不同。但現(xiàn)有的永磁同步磁阻電機(jī)控制方法中均未考慮電感的變化，控制過程中使用的電感的大小固定不變，這會直接影響到控制算法的準(zhǔn)確性，且還會降低電機(jī)對負(fù)載擾動(dòng)的響應(yīng)速度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種永磁同步磁阻電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制方法。一種永磁同步磁阻電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制方法，包括采集電機(jī)的當(dāng)前速度和當(dāng)前電流，根據(jù)當(dāng)前速度與目標(biāo)速度的速度差值計(jì)算得到電流增量，利用該電流增量調(diào)整當(dāng)前電流，用以對電機(jī)進(jìn)行SVPWM控制；調(diào)整當(dāng)前電流的方法如下：根據(jù)當(dāng)前電流校正電機(jī)的電感，并利用校正后的電感和所述的電流增量，基于最大轉(zhuǎn)矩電流比控制法計(jì)算得到d軸電流增量和q軸電流增量，利用所述的d軸電流增量和q軸電流增量對當(dāng)前電流中對應(yīng)的分量進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明中根據(jù)電機(jī)的當(dāng)前速度與目標(biāo)速度的速度差值，以及電機(jī)參數(shù)，利用PID調(diào)節(jié)器以及最大轉(zhuǎn)矩電流比控制模塊，計(jì)算得到電流增量。本發(fā)明的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制方法中利用電機(jī)的當(dāng)前電流校正電機(jī)的電感，能夠根據(jù)電機(jī)的電流大小實(shí)時(shí)調(diào)整電機(jī)的電感，避免了現(xiàn)有的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制方法中的電感值固定所導(dǎo)致的控制精度下降的問題，大大提高了控制精度，且有利于減小電機(jī)對負(fù)載擾動(dòng)或目標(biāo)速度(控制目標(biāo))變化的響應(yīng)速度。本發(fā)明中采集當(dāng)前電流實(shí)際上為電機(jī)的定子的電流，采集時(shí)需要采集三相當(dāng)前電流，對采集到的三相當(dāng)前電流進(jìn)行clark&park變換，得到當(dāng)前電流中的q軸電流分量和d軸電流分量。在利用當(dāng)前電流進(jìn)行電感校正時(shí)僅需要用到一相當(dāng)前電流，從采集到的三相中任選一相即可。通過以下步驟計(jì)算q軸電流增量和d軸電流增量：(1)根據(jù)公式：計(jì)算電流分配角φ，其中，Lq、Ld分別為校正后的q軸電感和d軸電感，ψf為磁鏈，Δis為電流增量；(2)根據(jù)電流分配角φ和電流增量Δis計(jì)算q軸電流增量和d軸電流增量。電機(jī)的電流分配角φ是定子電流(即當(dāng)前電流)與q軸電流的夾角，根據(jù)以上公式計(jì)算得到的q軸電流增量Δiq和d軸電流增量Δid具有正負(fù)性。校正電機(jī)的電感的方法如下：電機(jī)的電感包括電機(jī)的q軸電感和d軸電感，獲取電機(jī)的q軸電感和d軸電感與電流的區(qū)間對應(yīng)關(guān)系，利用所述的區(qū)間對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)當(dāng)前電流的大小確定當(dāng)前電流對應(yīng)的q軸電感和d軸電感，分別作為校正后的q軸電感和d軸電感。在電機(jī)運(yùn)行過程中，電機(jī)的q軸電感和d軸電感與電機(jī)的電流存在一定的區(qū)間對應(yīng)關(guān)系。因此，以正常情況下電機(jī)的電流與電感的區(qū)間對應(yīng)關(guān)系作為參考，以完成對電感的校正。通過以下方法獲取所述的區(qū)間對應(yīng)關(guān)系：獲取電機(jī)的電流在設(shè)定的電流變化范圍內(nèi)的電流-電感關(guān)系曲線，并根據(jù)電感大小，將電流變化范圍劃分為若干個(gè)電流區(qū)間，針對每個(gè)電流區(qū)間，分別根據(jù)該電流區(qū)間對應(yīng)的q軸電感和d軸電感的最大值和最小值確定該電流區(qū)間對應(yīng)的q軸電感和d軸電感，即得到所述的區(qū)間對應(yīng)關(guān)系。本發(fā)明中針對每個(gè)電流區(qū)間，可直接以該電流區(qū)間對應(yīng)的q軸電感的最大值或最小值作為該電流區(qū)間對應(yīng)的q軸電感，也可以采用最大值和最小值的和的一半作為該電流區(qū)間對應(yīng)的q軸電感。同理，可以確定各個(gè)電流區(qū)間對應(yīng)的d軸電感。為保證控制精度，每個(gè)電流區(qū)間對應(yīng)的q軸電感或d軸電感的最大值與最小值的差值不可過大。作為優(yōu)選，每個(gè)電流區(qū)間對應(yīng)的q軸電感或d軸電感的最大值與最小值的差值為0.01～0.05mH。本發(fā)明中電流變化范圍根據(jù)電機(jī)的功率和額定電流，一般設(shè)定為額定電流的2～3倍。本發(fā)明中還可以通過以下方法獲取所述的區(qū)間對應(yīng)關(guān)系：將電機(jī)的電流按照大小分為若干個(gè)電流區(qū)間，在每個(gè)電流區(qū)間內(nèi)，設(shè)定一個(gè)電流值，獲取電機(jī)的電流為該電流值時(shí)的q軸電感和d軸電感，并作為該電流區(qū)間對應(yīng)的q軸電感和d軸電感。由于電感隨電流的波動(dòng)變化較小，因此，為便于測試提高測試效率，直接將設(shè)定的電流變化范圍劃分為若干個(gè)電流區(qū)間，每個(gè)電流區(qū)間僅測試一個(gè)電流值對應(yīng)的q軸電感和d軸電感。這樣得到的區(qū)間對應(yīng)關(guān)系組成兩個(gè)方波信號表示，橫軸為電流，縱軸分別為q軸電感和d軸電感。每個(gè)電流區(qū)間的電流值的間隔可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。且對于每個(gè)電流區(qū)間，若對應(yīng)的電感變化較大(最大值與最小值的差大于設(shè)定閾值，本發(fā)明中該閾值為0.01～0.05mH)，進(jìn)一步對電流區(qū)間進(jìn)行細(xì)分，對于細(xì)分后得到的電流區(qū)域重新測試對應(yīng)的q軸電感和d軸電感。通過對電流區(qū)域的細(xì)分，可以減小校正得到的q軸電感和d軸電感與實(shí)際值的差異，提高校正精度，進(jìn)而提高控制精度。得到區(qū)間對應(yīng)關(guān)系后，通過以下方法確定校正后的q軸電感和d軸電感：根據(jù)當(dāng)前電流的大小確定當(dāng)前電流所處的電流區(qū)間，根據(jù)區(qū)間對應(yīng)關(guān)系獲取該電流區(qū)間對應(yīng)的q軸電感和d軸電感，并作為校正后的q軸電感和d軸電感。將當(dāng)前電流中的d軸電流與d軸電流增量的求和，作為調(diào)整后的d軸電流；將當(dāng)前電流中的q軸電流與q軸電流增量的求和，作為調(diào)整后的q軸電流。求和時(shí)應(yīng)該保留d軸電流增量和d軸電流增量具有正負(fù)性，利用調(diào)整后的q軸電流和d軸電流進(jìn)行空間矢量控制。實(shí)際上在進(jìn)行空間矢量控制時(shí)，還需要輸入電機(jī)的電角度的變化值。本發(fā)明還提供了一種永磁同步磁阻電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制系統(tǒng)，包括：速度采樣模塊，用于采集永磁同步磁阻電機(jī)的當(dāng)前速度；電流采樣模塊，用于采集永磁同步磁阻電機(jī)的當(dāng)前電流；最大轉(zhuǎn)矩電流比控制模塊，用于根據(jù)電機(jī)的當(dāng)前速度和設(shè)定的目標(biāo)速度的速度差，利用電機(jī)的電感計(jì)算得到q軸電流增量和d軸電流增量，還用于利用計(jì)算得到的q軸電流增量和d軸電流增量對當(dāng)前電流中對應(yīng)的分量進(jìn)行調(diào)整；SVPWM控制模塊，用于根據(jù)調(diào)整后的q軸電流增量和d軸電流增量輸出相應(yīng)的SVPWM脈沖信號；變頻器，用于根據(jù)SVPWM脈沖信號控制永磁同步磁阻電機(jī)運(yùn)行；還包括：電感校正模塊，用于根據(jù)電流采樣模塊采集到的當(dāng)前電流對電機(jī)的電感進(jìn)行校正；相應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制模塊利用校正后的電機(jī)的電感計(jì)算得到q軸電流增量和d軸電流增量。與現(xiàn)有的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制方法中使用固定的q軸電感和d軸電感相比較，本發(fā)明的永磁同步磁阻電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制方法和系統(tǒng)中，根據(jù)電機(jī)的電流實(shí)時(shí)調(diào)整電機(jī)的q軸電感和d軸電感，保證了電流和電感的同步性，大大提高了電機(jī)的控制精度，且有利于減小電機(jī)對負(fù)載擾動(dòng)或目標(biāo)速度(控制目標(biāo))變化的響應(yīng)速度。具體實(shí)施方式圖1為本實(shí)施例的永磁同步磁阻電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制方法的原理圖；圖2為本實(shí)施例的永磁同步磁阻電機(jī)的電流與電感的關(guān)系曲線；圖3為id＝0控制、未進(jìn)行電感校正的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制、電感修正的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制三種方式下，不同負(fù)載時(shí)永磁同步磁阻電機(jī)的電流變化曲線。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例的永磁同步磁阻電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制方法，如圖1所示，包括如下步驟：(S1)通過速度采樣采集電機(jī)的當(dāng)前速度；通過電流采樣采集電機(jī)的當(dāng)前電流。本實(shí)施例中通過電流傳感器采集電機(jī)的定子電流作為當(dāng)前電流。本實(shí)施例中采用編碼器采集電機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速作為電機(jī)的當(dāng)前速度。采集當(dāng)前電流時(shí)需要采集三相當(dāng)前電流，對采集到的三相當(dāng)前電流進(jìn)行clark和park變換，得到當(dāng)前電流中的q軸電流分量和d軸電流分量。在利用當(dāng)前電流進(jìn)行電感校正時(shí)僅需要用到一相當(dāng)前電流，從采集到的三相中任選一相即可。(S2)基于最大轉(zhuǎn)矩電流比控制方法，根據(jù)當(dāng)前速度與目標(biāo)速度的速度差值計(jì)算得到電流增量；根據(jù)當(dāng)前速度校正電機(jī)的電感，根據(jù)校正后的電感，利用該電流增量調(diào)整當(dāng)前電流，用以對電機(jī)進(jìn)行SVPWM控制。SVPWM控制電機(jī)的具體方法是根據(jù)調(diào)整后的q軸電流增量和d軸電流增量輸出相應(yīng)的SVPWM脈沖信號，利用該SVPWM脈沖信號控制變頻器(本實(shí)施例為IGBT功率模塊或IPM逆變器)，進(jìn)而控制電機(jī)(即永磁同步磁阻電機(jī))運(yùn)行。本實(shí)施例中電機(jī)的電感包括q軸電感和d軸電感，通過如下步驟校正電機(jī)的電感：(a)獲取電機(jī)的電流在設(shè)定的電流變化范圍內(nèi)的電流-電感關(guān)系曲線如圖所示。根據(jù)電感大小，將電流變化范圍劃分為若干個(gè)電流區(qū)間，針對每個(gè)電流區(qū)間，根據(jù)該電流區(qū)間對應(yīng)的q軸電感的最大值和最小值確定該電流區(qū)間對應(yīng)的q軸電感，根據(jù)該電流區(qū)間對應(yīng)的d軸電感的最大值和最小值確定該電流區(qū)間對應(yīng)的d軸電感，即得到電流-電感的區(qū)間對應(yīng)關(guān)系。本實(shí)施例中設(shè)定的電流變化范圍為0～80A，對于每個(gè)電流區(qū)間，以該區(qū)間對應(yīng)的最大的q軸電感作為該電流區(qū)間對應(yīng)的q軸電感，以最大的d軸電感作為該電流區(qū)間對應(yīng)的d軸電感。將電流變化范圍劃分為若干個(gè)電流區(qū)間時(shí)，按照電感大小劃分，使每個(gè)電流區(qū)間對應(yīng)的q軸電感或d軸電感的最大值與最小值的差值為0.01～0.05mH(本實(shí)施例為0.05mH)。(b)利用電機(jī)的q軸電感和d軸電感與電流的區(qū)間對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)當(dāng)前電流的大小確定當(dāng)前電流所處的電流區(qū)間，以區(qū)間對應(yīng)關(guān)系中該電流區(qū)間對應(yīng)的q軸電感和d軸電感作為校正后的q軸電感和d軸電感。本實(shí)施例中根據(jù)校正后的q軸電感和d軸電感，利用該電流增量調(diào)整當(dāng)前電流的方法如下：基于最大轉(zhuǎn)矩電流比控制法計(jì)算得到d軸電流增量和q軸電流增量，包括如下步驟：(1)根據(jù)公式：計(jì)算電機(jī)的電流分配角φ(is與iq的夾角)，其中，Lq、Ld分別為校正后的q軸電感和d軸電感，ψf為磁鏈，Δis為電流增量；(2)根據(jù)電流分配角φ和電流增量Δis計(jì)算q軸電流增量和d軸電流增量：Δid＝-Δis×sinφΔiq＝Δis×cosφ計(jì)算q軸電流增量Δiq和d軸電流增量Δid。利用計(jì)算得到q軸電流增量和d軸電流增量調(diào)節(jié)當(dāng)前電流中的相應(yīng)的分量：將當(dāng)前電流中的q軸電流與q軸電流增量的求和，作為調(diào)整后的q軸電流；將當(dāng)前電流中的d軸電流分量與d軸電流增量的求和，作為調(diào)整后的d軸電流。圖3分別為id＝0控制、未進(jìn)行電感校正的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制和本實(shí)施例的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制三種方式下，不同負(fù)載時(shí)永磁同步磁阻電機(jī)的電流變化曲線。從圖中可以看出，不同的負(fù)載下，三種控制方式下的電流差異。從本實(shí)施例的進(jìn)行電感校正的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制與未進(jìn)行電感校正的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制對應(yīng)的電流與負(fù)載的曲線可以明顯看出，本實(shí)施例的進(jìn)行電感校正的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制方法下的電流值小于未進(jìn)行電感校正的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制方法下的電流值，曲線前端差值所占比重較大(由于電流本身相對較小，但差值與電流值的比值卻比曲線末端更大)，由于隨著電流變大，q軸電感值變化趨于穩(wěn)定，所以在曲線末端電感校正前與校正后電流差值趨于穩(wěn)定。以上所述的具體實(shí)施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的最優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補(bǔ)充和等同替換等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。