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电动汽车驱动
★ 5.0
考虑VSI非线性影响的内置式永磁同步电机无电流传感器MTPA控制策略
Sensorless MTPA Control Strategy for Interior Permanent Magnet Synchronous Motors Considering VSI Nonlinearity
| 作者 | 许观达肖飞连传强郭力源刘计龙 |
| 期刊 | 电工技术学报 |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 卷/期 | 第 40 卷 第 10 期 |
| 技术分类 | 电动汽车驱动 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 内置式永磁同步电机 最大转矩电流比 无电流传感器 非线性补偿 许观达 肖飞 连传强 郭力源 刘计龙 电工技术学报 Transactions of China Electrotechnical Society |
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最大转矩电流比（MTPA）控制可提升永磁同步电机效率，但传统方法依赖相电流传感器。本文提出一种无需电流传感器的MTPA控制策略，仅需速度反馈，通过公式法生成dq轴电压指令，并引入平均值补偿法对电压源型逆变器（VSI）非线性进行补偿，提升控制精度与系统效率。实验结果表明，所提方法稳态电流矢量幅值误差低于1%，显著优于未补偿方法（最大误差超30%），且具备良好动态性能与参数鲁棒性。
最大转矩电流比(MTPA)控制可充分利用磁阻转矩,提高永磁同步电机的运行效率,但无论是公式法还是高频信号注入法,均需要安装至少两个相电流传感器以获得电机的电流信息.为提高永磁同步电机驱动系统在电流传感器故障条件下的容错控制能力,同时降低系统制造成本,该文提出了一种无需电流传感器的MTPA控制策略.该策略仅使用一个速度控制器,通过公式法计算电机的dq轴控制电压指令.为提高运行效率,降低逆变器非线性影响,采用平均值补偿法对电压源型逆变器(VSI)进行非线性补偿,提高了 MTPA 控制精度和控制性能.实验结果表明,所提方法的控制性能与有电流传感器的 MTPA 方法接近,稳态时工作电流矢量幅值误差不超过1%,而未考虑 VSI 非线性补偿的传统方法最大误差超过 30%,平均误差大于 15%.实验验证了该文所提方法的动态性能,并对电机参数变化具备一定的鲁棒性.
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SunView 深度解读
该无电流传感器MTPA控制技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要应用价值。在电机驱动控制器和车载OBC充电机中，可借鉴其VSI非线性补偿方法，解决死区效应、管压降等导致的电压畸变问题，将稳态控制精度从30%误差降至1%以内。该技术可减少电流传感器数量，降低系统成本与故障率，同时提升MTPA控制下的电机效率。其平均值补偿法可移植到ST储能变流器的电流环控制中，优化SiC/IGBT功率模块的非线性补偿策略。此外，无传感器控制思路对充电桩功率因数校正、储能PCS的无传感器并网控制具有借鉴意义，提升系统可靠性与成本竞争力。