本發(fā)明涉及電機(jī)控制領(lǐng)域，特別是涉及簡易正弦波控制的永磁同步電機(jī)效率尋優(yōu)控制方法。

背景技術(shù)：

由于電機(jī)在不同負(fù)載或者轉(zhuǎn)速下，電流矢量滯后于電壓矢量的角度θ_a(本文稱為超前角)不固定，且三者的關(guān)系難以解析。如圖1所示，為電機(jī)繞組的反電動(dòng)勢和相電流，對(duì)于表貼式永磁同步電機(jī)，電流矢量Is和反電動(dòng)勢電壓矢量Us角度同相位時(shí)是電機(jī)效率最高。因此需要一種算法根據(jù)當(dāng)前的負(fù)載和轉(zhuǎn)速在線調(diào)整使電流矢量和反電動(dòng)勢電壓矢量角度同相位，如果能夠知道當(dāng)前的負(fù)載和轉(zhuǎn)速下電流矢量和反電動(dòng)勢電壓矢量角度θ_a，通過軟件把生成的正弦波偏移θ_a就可以滿足電機(jī)一直工作在能效最優(yōu)的狀態(tài)。

傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)的正弦波控制需要通過霍爾傳感器或采樣電阻采集相電流，經(jīng)過后續(xù)處理電路進(jìn)入處理器的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換后，通過矢量分解實(shí)現(xiàn)電機(jī)能效的尋優(yōu)控制。這種控制方式對(duì)于對(duì)成本要求比較苛刻的應(yīng)用領(lǐng)域(比如家電)會(huì)增加成本，因此限制了簡易正弦波控制算法在這些場合的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種永磁電機(jī)的效率尋優(yōu)控制方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種永磁電機(jī)的效率尋優(yōu)控制方法，包括以下步驟：(A)MCU通過捕獲端口所采集電機(jī)轉(zhuǎn)子的霍爾位置信號(hào)；(B)根據(jù)霍爾位置信號(hào)計(jì)算出電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ω和轉(zhuǎn)子的角度θ；(C)將給定速度ω_ref和電機(jī)實(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)速度ω的差值通過速度PI環(huán)計(jì)算后產(chǎn)生正弦波的調(diào)制比M；(D)獲取電流矢量滯后于電壓矢量的超前角θ_a；(E)將轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)角度θ加上超前角θ_a后與正弦波的調(diào)制比M進(jìn)行SVM空間矢量調(diào)制，產(chǎn)生電機(jī)需要的正弦波驅(qū)動(dòng)信號(hào)Ua、Ub、Uc；(F)將正弦波驅(qū)動(dòng)信號(hào)Ua、Ub、Uc加在電機(jī)繞組上使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步，所述步驟(D)中超前角θ_a通過二維表格查表獲取，該二維表格的兩個(gè)參量為電機(jī)轉(zhuǎn)速N和調(diào)制比M。

所述二維表格的超前角θ_a試驗(yàn)標(biāo)定方法包括以下步驟:(s1)被測電機(jī)工作在轉(zhuǎn)速模式下，被測電機(jī)的測功機(jī)工作在轉(zhuǎn)矩模式；(s2)維持被測電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，按一定步長增加測功機(jī)轉(zhuǎn)矩直到允許的最大轉(zhuǎn)矩，每次調(diào)節(jié)超前角θ_a并觀測功率分析儀的輸入功率，直到輸入功率最小，記錄在當(dāng)前轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩下對(duì)應(yīng)的出的電壓調(diào)制比M和超前角θ_a；(s3)按照一定步長增加轉(zhuǎn)速直到允許的最大轉(zhuǎn)速，每次在轉(zhuǎn)速穩(wěn)定之后重復(fù)步驟s2。

其中，所述步驟s2中電壓調(diào)制比M等效于最優(yōu)電壓矢量大小|Us|。

此外，所述步驟(E)中轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)角度θ加上超前角θ_a時(shí)還增加有相位常量和/或誤差變量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下有益效果：(1)降低驅(qū)動(dòng)器采集相電流及矢量分解部分的硬件電路成本、提高產(chǎn)品競爭力。(2)最小單位電流下，電機(jī)可以輸出最大的轉(zhuǎn)矩，電機(jī)銅耗也最小。(3)方案簡單，容易實(shí)施。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。

圖1為永磁同步電機(jī)的電流矢量和反電動(dòng)勢電壓矢量波形圖；

圖2為本發(fā)明的簡易正弦波控制原理框圖；

圖3為本發(fā)明的超前角二維查表示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖2所示，為本發(fā)明的一種永磁電機(jī)的效率尋優(yōu)控制方法，包括以下步驟：

(A)MCU通過捕獲端口所采集電機(jī)轉(zhuǎn)子的霍爾位置信號(hào)；

(B)根據(jù)霍爾位置信號(hào)計(jì)算出電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ω和轉(zhuǎn)子的角度θ；

(C)將給定速度ω_ref和電機(jī)實(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)速度ω的差值通過速度PI環(huán)計(jì)算后產(chǎn)生正弦波的調(diào)制比M；

(D)獲取電流矢量滯后于電壓矢量的超前角θ_a；

(E)將轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)角度θ加上超前角θ_a后與正弦波的調(diào)制比M進(jìn)行SVM空間矢量調(diào)制，產(chǎn)生電機(jī)需要的正弦波驅(qū)動(dòng)信號(hào)Ua、Ub、Uc；

(F)將正弦波驅(qū)動(dòng)信號(hào)Ua、Ub、Uc加在電機(jī)繞組上使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步，所述步驟(D)中超前角θ_a通過二維表格查表獲取，該二維表格的兩個(gè)參量為電機(jī)轉(zhuǎn)速N和調(diào)制比M。

所述二維表格的超前角θ_a試驗(yàn)標(biāo)定方法包括以下步驟:(s1)被測電機(jī)工作在轉(zhuǎn)速模式下，被測電機(jī)的測功機(jī)工作在轉(zhuǎn)矩模式；(s2)維持被測電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，按一定步長增加測功機(jī)轉(zhuǎn)矩直到允許的最大轉(zhuǎn)矩，每次調(diào)節(jié)超前角θ_a并觀測功率分析儀的輸入功率，直到輸入功率最小，記錄在當(dāng)前轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩下對(duì)應(yīng)的出的電壓調(diào)制比M(電壓調(diào)制比M等效于最優(yōu)電壓矢量大小|Us|)和超前角θ_a；(s3)按照一定步長增加轉(zhuǎn)速直到允許的最大轉(zhuǎn)速，每次在轉(zhuǎn)速穩(wěn)定之后重復(fù)步驟s2。

按照以上方法記錄數(shù)據(jù)，經(jīng)過整理之后可得到如下表格：

超前角θ_a的在線查詢方法：

將按照上述制表方法得到的二維表格寫進(jìn)程序，根據(jù)電機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速環(huán)輸出的調(diào)制比M進(jìn)行對(duì)超前角θ_a的在線查表。

此外，所述步驟(E)中轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)角度θ加上超前角θ_a時(shí)還增加有相位常量(比如±90)和/或誤差變量，用來適應(yīng)不同初始相位條件下的情況，以及減少誤差的影響。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，只要以基本相同手段實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。