本發明關于永磁同步電機的控制，尤其涉及一種電壓可調的電機控制系統及控制方法，對永磁同步電機的效率進行優化。

背景技術：

永磁同步電機，廣泛地應用在航空系統中，特別是EMA、EBHA和EHA等要求伺服性能高的場合。在軍機上，永磁同步電機由蓄電池或者航空發電機提供電源驅動。為了使得軍機飛行距離盡可能的遠，提供更長的作戰時間，提高整個系統的效率及其重要。傳統的電機驅動系統效率優化方法通常基于電機損耗模型，然而基于電機模型的效率提高方法對于參數較為敏感，電機損耗模型在惡劣的機載設備環境和復雜的負載變化時難以準確描述。

因此，有必要提供一種對于參數不敏感且不完全依靠電機損耗模型的效率優化方法以解決前文提到的技術問題。

技術實現要素：

本發明的目的是設計一種永磁同步電機的控制系統，并通過一定的控制方法使得系統的損耗最小，效率最優。

本發明的電壓可調的電機控制系統，該系統的直流電源通過逆變器對永磁同步電機提供驅動電壓，電機控制系統對該逆變器進行控制，在所述直流電源和逆變器之間還連接有DC/DC變換器；所述電機控制系統中的能量管理模塊接收所述直流電源的電壓信號Vin和效率優化模塊的電壓信號V_DC^*，并向所述DC/DC變換器輸出相應的占空比S_h和S_l；輸入功率計算模塊接收輸入所述逆變器的母線電流I_DC和DC/DC變換器輸出的母線電壓V_DC，并向所述效率優化模塊發送功率數據P_DC；Park變換接收逆變器輸出的相電流I_a和I_b，變換后輸出I_d和I_q到電流控制單元；所述效率優化模塊接收外部的轉矩指令T^*和實時的電機轉速ω_m，并將計算得到的I_d^*和I_q^*發送給所述電流控制單元；所述電流控制單元將給定電壓V_d^*和V_q^*發送給Park逆變換模塊，并通過PWM產生模塊發送至所述逆變器。

所述效率優化模塊根據實時獲得的功率數據P_DC，不斷調整所述電壓信號V_DC^*，使得所述功率數據P_DC接近極值。

有益效果：控制系統的電壓通過一級DC/DC變換器控制，基于不完全依靠電機損耗模型的優化方法使得電機控制系統的效率最優，使得軍機的飛行距離更遠，作戰時間更長。

附圖說明

圖1是本發明的電機控制系統原理框圖。

其中，1-直流電源、2-DC/DC變換器、3-逆變器、4-永磁同步電機、5-電機控制系統、51-能量管理模塊、52-輸入功率計算、53-Park逆變換模塊、54-Park變換模塊、55-電流控制單元、56-效率優化模塊、57-PWM模塊

具體實施方式

下面通過具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明。

圖1所示為永磁同步電機控制系統的原理框圖。整個電機控制系統包括提供直流電源輸入的直流電源1，直流電源可以是蓄電池或者通過發電機產生的直流電，與直流電源1連接的DC/DC變換器2，與DC/DC變換器2連接的逆變器3，與逆變器3連接的永磁同步電機4以及控制DC/DC變換器2和逆變器3的控制系統5。

控制系統5包括能量管理模塊51，輸入功率計算單元52，效率優化計算單元56，電流控制單元55，以及Park變換模塊54，Park逆變器模塊53，PWM模塊57。

指令轉矩T^*以及當前電機轉速輸入效率優化模塊56，通過傳感器6將電壓和電流輸入功率計算模塊52計算得到當前系統的輸入功率，輸入效率優化模塊56，通過計算，得到當前轉矩下所對應的電壓參考值V_DC^*和dq軸電流參考值I_d^*和I_q^*，電壓參考值輸入能量管理模塊51，通過調節得到DC/DC變換器2對應的占空比S_h和S_l，通過傳感器6得到的相電流經Park變換模塊54得到的dq軸反饋電流I_d和I_q與給定dq軸電流I_d^*和I_q^*經電流控制單元55得到dq軸給定電壓V_d^*和V_q^*，經Park逆變換模塊53后送入PWM模塊57，驅動逆變器3工作。

效率優化模塊56根據指令轉矩T^*采用最大轉矩電流比MTPA控制策略得到初始dq軸給定電流I_d^*和I_q^*，當在固定電壓得到最小輸入功率時，采用遍歷尋優調整電壓V_DC^*進一步尋找調整給定電流I_d^*和I_q^*使得輸入功率P_DC最小。