電壓差值判斷弱磁時刻的混合勵磁同步電機弱磁控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電壓差值判斷弱磁時刻的混合勵磁同步電機弱磁控制方法，采用母線電壓與反電勢差值去判斷混合勵磁電機的運行區(qū)域。當(dāng)母線電壓與反電勢的差值大于0時，混合勵磁同步電機運行于低速區(qū)，采用id＝0控制策略，根據(jù)負(fù)載大小協(xié)調(diào)分配d軸、q軸和勵磁電流。當(dāng)母線電壓與反電勢的差值等于0時，電機運行于高速區(qū)時，采用d軸電流與勵磁電流共同弱磁，即當(dāng)混合勵磁電機進(jìn)入高速區(qū)后，首先采用勵磁電流進(jìn)行弱磁，勵磁電流達(dá)到額定值之后，繼續(xù)采用d軸電流進(jìn)行弱磁?；妇€電壓與反電勢差值判斷弱磁時刻的混合勵磁同步電機弱磁控制方法使逆變器的輸出電壓得到了充分得利用，提高了混合勵磁電機的運行效率。
【專利說明】電壓差值判斷弱磁時刻的混合勵磁同步電機弱磁控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電氣傳動【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種弱磁策略，特別是涉及一種混合勵磁同 步電機控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 混合勵磁同步電機是在永磁同步與電勵磁同步電機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種寬 調(diào)速電機，其主要目的是為了解決永磁同步電機氣隙磁場難以調(diào)節(jié)的問題?；旌蟿畲磐?電機具有兩種勵磁源，一種是永磁體，另一種是電勵磁，永磁體產(chǎn)生的磁勢為主磁勢，勵磁 繞組產(chǎn)生的磁勢為輔磁勢。這種電機結(jié)合了永磁同步與電勵磁同步電機的優(yōu)點，兩種勵磁 源在電機氣隙中相互作用產(chǎn)生主磁通，當(dāng)電勵磁線圈通入正向的勵磁電流時，產(chǎn)生正向電 磁轉(zhuǎn)矩而增大了電機轉(zhuǎn)矩；反之，當(dāng)電勵磁線圈通入反向勵磁電流時，則產(chǎn)生反向磁場削弱 氣隙磁場達(dá)到弱磁升速的目的，從而拓寬了電機的調(diào)速范圍。
[0003] 目前，對于混合勵磁電機弱磁時刻判斷的弱磁控制方法及驅(qū)動系統(tǒng)研究還較少， 相關(guān)文獻(xiàn)不是很多，基本可以歸為一類，即基于轉(zhuǎn)速判斷弱磁時刻?；谵D(zhuǎn)速判斷弱磁時刻 的弱磁控制方法比較簡單且使用最為廣泛，當(dāng)電機運行速度達(dá)到基速時，電機進(jìn)入弱磁運 行區(qū)域，利用轉(zhuǎn)速進(jìn)行判斷，控制簡單方便；缺點是電機在額定負(fù)載以下運行且進(jìn)入高速運 行區(qū)域后，逆變器的輸出電壓沒有得到充分利用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術(shù)問題：本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)之不足，在分析現(xiàn)有混合勵磁同步電機弱磁控制 方法的基礎(chǔ)上，提出了一種電壓差值判斷弱磁時刻的混合勵磁同步電機弱磁控制方法。
[0005] 技術(shù)方案：本發(fā)明的電壓差值判斷弱磁時刻的混合勵磁同步電機弱磁控制方法， 包括以下步驟：
[0006] (1)從電機主電路采集相電流ia、ib和勵磁電流i f，對電機進(jìn)行準(zhǔn)確初始位置檢 測，從電機編碼器上采集信號，送入控制器進(jìn)行處理，得出轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)子位置角0 ;
[0007] (2)將采集的相電流ia、ib經(jīng)信號調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行帕克變換，得到兩相 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d軸電流i d和q軸電流iq ;
[0008] (3)將編碼器實測轉(zhuǎn)速n與給定轉(zhuǎn)速n#比較后得到轉(zhuǎn)速偏差A(yù) n，將所述轉(zhuǎn)速偏 差A(yù) n輸入速度調(diào)節(jié)器經(jīng)比例積分運算后得到轉(zhuǎn)矩參考值7；,將轉(zhuǎn)矩參考值2；、母線電壓 Ud。、定子d軸電壓ud、定子q軸電壓uq、實測轉(zhuǎn)速n和給定轉(zhuǎn)速n#輸入電流分配器，根據(jù)母 線電壓與反電勢差值判斷弱磁時刻：當(dāng)母線電壓大于反電勢時，則混合勵磁同步電機運行 于低速區(qū)，進(jìn)入步驟4)，當(dāng)母線電壓等于反電勢時，混合勵磁同步電機運行于高速區(qū)，進(jìn)入 步驟5);
[0009] (4)判斷負(fù)載轉(zhuǎn)矩是否滿足IY彡TN，其中IY為負(fù)載轉(zhuǎn)矩、TN為額定轉(zhuǎn)矩；
[0010] 當(dāng)1彡1時

【權(quán)利要求】
1. 一種混合勵磁同步電機功率因數(shù)控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟： (1) 從電機主電路采集相電流ia、ib和勵磁電流if，對電機進(jìn)行準(zhǔn)確初始位置檢測，從 電機編碼器上采集信號，送入控制器進(jìn)行處理，得出轉(zhuǎn)速η和轉(zhuǎn)子位置角Θ ; (2) 將采集的相電流ia、ib經(jīng)信號調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行帕克變換，得到兩相旋轉(zhuǎn) 坐標(biāo)系下的d軸電流i d和q軸電流i,; (3) 將編碼器實測轉(zhuǎn)速η與給定轉(zhuǎn)速η*比較后得到轉(zhuǎn)速偏差Λ n，將所述轉(zhuǎn)速偏差Λ η 輸入速度調(diào)節(jié)器經(jīng)比例積分運算后得到轉(zhuǎn)矩參考值7；，將轉(zhuǎn)矩參考值7：、母線電壓Ud。、定 子d軸電壓Ud、定子q軸電壓u,、實測轉(zhuǎn)速η和給定轉(zhuǎn)速11#輸入電流分配器，根據(jù)母線電壓與 反電勢差值判斷弱磁時刻，當(dāng)母線電壓大于反電勢時，則混合勵磁同步電機運行于低速區(qū)， 進(jìn)入步驟4)，當(dāng)母線電壓等于反電勢時，混合勵磁同步電機運行于高速區(qū)，進(jìn)入步驟5); (4) 判斷負(fù)載轉(zhuǎn)矩是否滿足K Tn，其中IY為負(fù)載轉(zhuǎn)矩、Tn為額定轉(zhuǎn)矩； 當(dāng)IY彡Tn時，idMf = 0, = 0, ，所以可得如下電流分配方案：
當(dāng) IY > Tn 時，idMf = 0, iqMf = iqN，rOT/ +My,;#)，所以可得如下電流分 配方案：
其中，i&rf為d軸電流參考值，為q軸電流參考值，ifraf為勵磁繞組電流參考值； ΨΡΠ 1為永磁體磁鏈，P為電機極對數(shù)；iqN為q軸電流額定值，Msf為電樞繞組與勵磁繞組之間 的互感，為電磁轉(zhuǎn)矩參考值； m笛1木略1?率田(as訪由結(jié)也奸記g πτ姮如卞由流分配方案：
當(dāng)勵磁電流達(dá)到額定值后，第2個階段繼續(xù)采用d軸電流進(jìn)行弱磁，可得如下電流分配 方案：
其中，為電角速度，Ud。為逆變器所能提供的最大電壓，ifN為勵磁電流額定值，Ld為 定子繞組d軸電感，Lq為定子繞組q軸電感； (6)將電流分配器所產(chǎn)生的d軸電流參考值idMf和q軸電流i_f分別與所述步驟（2) 中的d軸電流id和q軸電流i,比較后得到d軸電流偏差Λ id和q軸電流偏差Λ ，將d軸 電流偏差Λ id輸入d軸電流調(diào)節(jié)器進(jìn)行比例積分運算，得到d軸電壓Ud，將q軸電流偏差 Λ i,輸入q軸電流調(diào)節(jié)器進(jìn)行比例積分運算，得到q軸電壓IV然后對所述d軸電壓Ud和 q軸電壓Uq共同進(jìn)行旋轉(zhuǎn)正交-靜止兩相變換后，得到靜止兩相坐標(biāo)系下α軸電壓Ua和 β軸電壓U0，將所述a軸電壓Ua和β軸電壓U0輸入脈沖寬度調(diào)制模塊，運算輸出6路 脈沖寬度調(diào)制信號，驅(qū)動主功率變換器； 同時將步驟（1)中采集的勵磁電流if，經(jīng)信號調(diào)理與A/D轉(zhuǎn)換后和勵磁電流參考值 ifMf -起送入直流勵磁脈寬調(diào)制模塊，運算輸出4路脈沖寬度調(diào)制信號來驅(qū)動勵磁功率變 換器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電壓差判斷弱磁時刻混合勵磁同步電機弱磁控制方法， 其特征在于，所述步驟6)中的脈沖寬度調(diào)制模塊為空間矢量脈沖寬度調(diào)制模塊。
【文檔編號】H02P21/00GK104378035SQ201410669093
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】林明耀, 趙紀(jì)龍 申請人:東南大學(xué)