專利名稱：永磁同步電機的弱磁控制方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永磁同步電機技術(shù)，尤其涉及永磁同步電機的弱磁控制方法和裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、新型電機控制理論和稀土永磁材料的快速發(fā)展，永磁同步電動機得以迅速的推廣應用。永磁同步電動機具有體積小，損耗低，效率高等優(yōu)點，在節(jié)約能源和環(huán)境保護日益受到重視的今天，對其研究就顯得非常必要。永磁同步電機的矢量控制技術(shù)可以使永磁同步電機獲得很好的瞬態(tài)響應特性，實現(xiàn)對負載擾動和給定值變化的快速響應，因此獲得了廣泛的應用。永磁同步電機的矢量控制技術(shù)是將實際的三相定子電流等效為轉(zhuǎn)子坐標系下的d軸電流的實際值isd和q軸電流的實際值isq，并根據(jù)上述方法獲得d軸電流的給定值和q軸電流的給定值iS(；，經(jīng)過解耦控制，即通過PI調(diào)節(jié)使得isd = isd*> isq = is；,并采用isd = isd*> isq = is；時的電壓作為輸出電壓信號us。輸出電壓信號Us具有兩個分量，分別為Ustl和usd。在控制上，對Ustl和 Usd進行空間矢量脈寬調(diào)制，使用調(diào)制后得到的開關(guān)信號控制牽引逆變器工作，將直流電源逆變?yōu)槿嘟涣麟娸斎氲接来磐诫姍C，驅(qū)動永磁同步電機運行，從而實現(xiàn)對永磁同步電機的矢量控制。在永磁同步電機的矢量控制過程中，牽引逆變器提供給電機的電壓需要大于電機的反電勢才能使電機正常的運行。其中，電機的反電勢與電機的磁場和轉(zhuǎn)速成正比。當電機從零速啟動時，電機的反電勢很小，因而需要牽引逆變器提供給電機的電壓也很小。隨著電機速度的不斷提高，電機的反電勢也隨著轉(zhuǎn)速的提高而提高，牽引逆變器為了維持電機的正常運轉(zhuǎn)所需要的電壓也隨之提高。當電機轉(zhuǎn)速提高到一定值時，牽引逆變器提供給電機的電壓會達到其最大值。這時，如果希望進一步提高電機轉(zhuǎn)速，可以通過降低電機的反電勢達到。降低電機的反電勢可以通過減小電機磁場的方式進行，也即對電機進行弱磁控制?，F(xiàn)有技術(shù)可以通過增大d軸電流來降低電機的反電勢，從而達到弱磁擴速的目的。其中，q軸電流的給定值iS(；和d軸電流的給定值是通過

圖1所示的方式獲得的。 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中弱磁控制方法的框圖，如圖1所示，d軸電流的給定值由兩部分組成， 一部分為初始給定值is/，另一部分為調(diào)節(jié)值Δ isd。其中初始給定值“/是根據(jù)給定電流控制信號i/和轉(zhuǎn)子的理論角速度信號ω*計算得到的，調(diào)節(jié)值A(chǔ)isd是根據(jù)電機的實際輸出電壓信號Us和牽引逆變器的直流母線電壓值Vd。經(jīng)過PI調(diào)節(jié)確定的。由上述現(xiàn)有技術(shù)的弱磁控制方法可知q軸電流的給定值iS(；是由給定電流控制信號i/和上述獲得的d軸電流的給定值is/共同決定的。而上述獲得d軸電流的給定值
和q軸電流的給定值iS(；的方式與電機的轉(zhuǎn)矩沒有直接的關(guān)系，因此，現(xiàn)有技術(shù)中對于 d軸電流和q軸電流的調(diào)節(jié)很有可能會導致電機的轉(zhuǎn)矩不穩(wěn)定、魯棒性差等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種永磁同步電機的弱磁控制方法和裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，實現(xiàn)了簡單而方便地調(diào)節(jié)d軸電流和q軸電流，達到最優(yōu)弱磁控制，實現(xiàn)永磁同步電機在弱磁區(qū)的穩(wěn)定運行，達到永磁同步電機弱磁擴速的目的。本發(fā)明提供了一種永磁同步電機的弱磁控制方法，通過調(diào)節(jié)等效于轉(zhuǎn)子坐標系下的d軸電流的給定值和q軸電流的給定值以減小所述永磁同步電機的反電勢，所述等效于轉(zhuǎn)子坐標系下的d軸電流的給定值和q軸電流的給定值采用如下方法獲得將轉(zhuǎn)子的實際角速度信號與預先給定角速度信號進行比較，對比較信號進行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)實際角速度信號、輸出電壓信號和牽引逆變器的最大給定電壓值獲得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。如上所述的永磁同步電機的弱磁控制方法，所述根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩獲得d軸電流的初始給定值包括將給定轉(zhuǎn)矩作為MTPA的輸入信號，MTPA的輸出信號即為d軸電流的初始給定值。如上所述的永磁同步電機的弱磁控制方法，所述根據(jù)實際角速度信號、輸出電壓信號和牽引逆變器的最大給定電壓值獲得d軸電流的調(diào)節(jié)值包括將輸出電壓信號與牽引逆變器的最大給定電壓值進行比較，得到電壓差值；將電壓差值和實際角速度信號作為PI調(diào)節(jié)器的輸入信號，得到d軸電流的調(diào)節(jié)值。如上所述的永磁同步電機的弱磁控制方法，所述根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩和d軸電流的給定值獲得q軸電流的給定值包括根據(jù)如下所述的轉(zhuǎn)矩公式獲得q軸電流的給定值
權(quán)利要求
1.一種永磁同步電機的弱磁控制方法，通過調(diào)節(jié)等效于轉(zhuǎn)子坐標系下的d軸電流的給定值和q軸電流的給定值以減小所述永磁同步電機的反電勢，其特征在于所述等效于轉(zhuǎn)子坐標系下的d軸電流的給定值和q軸電流的給定值采用如下方法獲得將轉(zhuǎn)子的實際角速度信號與預先給定角速度信號進行比較，對比較信號進行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)實際角速度信號、輸出電壓信號和牽引逆變器的最大給定電壓值獲得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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機的弱磁控制方法，其特征在于 所述根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩獲得d軸電流的初始給定值包括將給定轉(zhuǎn)矩作為MTPA的輸入信號，MTPA的輸出信號即為d軸電流的初始給定值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永磁同步電機的弱磁控制方法，其特征在于所述根據(jù)實際角速度信號、輸出電壓信號和牽引逆變器的最大給定電壓值獲得d軸電流的調(diào)節(jié)值包括將輸出電壓信號與牽引逆變器的最大給定電壓值進行比較，得到電壓差值； 將電壓差值和實際角速度信號作為PI調(diào)節(jié)器的輸入信號，得到d軸電流的調(diào)節(jié)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永磁同步電機的弱磁控制方法，其特征在于 所述根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩和d軸電流的給定值獲得q軸電流的給定值包括根據(jù)如下所述的轉(zhuǎn)矩公式獲得q軸電流的給定值
5.一種永磁同步電機的弱磁控制裝置，包括d軸電流控制模塊和q軸電流控制模塊， 其特征在于所述d軸電流控制模塊包括轉(zhuǎn)矩獲得單元，用于將永磁同步電機轉(zhuǎn)子的實際角速度信號與預先給定角速度信號進行比較，對比較信號進行PI調(diào)節(jié)后，獲得轉(zhuǎn)子的給定轉(zhuǎn)矩；初始給定值獲得單元，用于根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩獲得d軸電流的初始給定值； 調(diào)節(jié)值獲得單元，用于根據(jù)實際角速度信號、輸出電壓信號和牽引逆變器的最大給定電壓值獲得d軸電流的調(diào)節(jié)值；給定值獲得單元，用于根據(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；所述q軸電流控制模塊包括給定值獲得單元，用于根據(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。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的永磁同步電機的弱磁控制裝置，其特征在于，所述初始給定值獲得單元為MTPA ；將所述給定轉(zhuǎn)矩作為MTPA的輸入信號，MTPA的輸出信號即為d軸電流的初始給定值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的永磁同步電機的弱磁控制裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)值獲得單元包括比較子單元，用于將輸出電壓信號與牽引逆變器的最大給定電壓值進行比較，得到電壓差值；獲得子單元，用于將電壓差值和實際角速度信號作為PI調(diào)節(jié)器的輸入信號，得到d軸電流的調(diào)節(jié)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的永磁同步電機的弱磁控制裝置，其特征在于，所述q軸電流控制模塊的給定值獲得單元根據(jù)如下所述的轉(zhuǎn)矩公式獲得q軸電流的給定值
全文摘要
本發(fā)明公開了一種永磁同步電機的弱磁控制方法和裝置。該方法包括通過調(diào)節(jié)等效于轉(zhuǎn)子坐標系下的d軸電流的給定值和q軸電流的給定值以減小所述永磁同步電機的反電勢；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)子的實際角速度信號與預先給定角速度信號進行比較，對比較信號進行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)實際角速度信號、輸出電壓信號和牽引逆變器的最大給定電壓值獲得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；然后根據(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。
文檔編號H02P27/06GK102386816SQ20101026886
公開日2012年3月21日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者劉榮強, 孫建平, 李竹可, 梁培志, 陳振鋒 申請人:永濟新時速電機電器有限責任公司