一種混合勵(lì)磁同步電機(jī)最大輸出功率控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電氣傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種最大輸出功率策略，特別是涉及一種混 合勵(lì)磁同步電機(jī)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 混合勵(lì)磁同步電機(jī)是在永磁同步與電勵(lì)磁同步電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種寬 調(diào)速電機(jī)，其主要目的是為了解決永磁同步電機(jī)氣隙磁場(chǎng)難以調(diào)節(jié)的問(wèn)題?；旌蟿?lì)磁同步 電機(jī)具有兩種勵(lì)磁源，一種是永磁體，另一種是電勵(lì)磁，永磁體產(chǎn)生的磁勢(shì)為主磁勢(shì)，勵(lì)磁 繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)為輔磁勢(shì)。這種電機(jī)結(jié)合了永磁同步與電勵(lì)磁同步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，兩種勵(lì)磁 源在電機(jī)氣隙中相互作用產(chǎn)生主磁通，當(dāng)電勵(lì)磁線圈通入正向的勵(lì)磁電流時(shí)，產(chǎn)生正向電 磁轉(zhuǎn)矩而增大了電機(jī)轉(zhuǎn)矩；反之，當(dāng)電勵(lì)磁線圈通入反向勵(lì)磁電流時(shí)，則產(chǎn)生反向磁場(chǎng)削弱 氣隙磁場(chǎng)達(dá)到弱磁升速的目的，從而拓寬了電機(jī)的調(diào)速范圍。
[0003] 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于混合勵(lì)磁同步電機(jī)控制方法及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研宄較少，相關(guān)資料也 不是很多?；究梢詺w為兩類(lèi)，一類(lèi)是id=〇控制，另一類(lèi)為弱磁控制。上述兩類(lèi)控制方 法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單方便；缺點(diǎn)是電機(jī)在整個(gè)運(yùn)行區(qū)間，效率較低，運(yùn)行范圍窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之不足，在分析現(xiàn)有混合勵(lì)磁同步電機(jī)控制方法 的基礎(chǔ)上，提出了一種拓寬了混合勵(lì)磁電機(jī)恒功率運(yùn)行范圍和在弱磁運(yùn)行區(qū)間的效率，計(jì) 算量較小，控制簡(jiǎn)單方便的混合勵(lì)磁同步電機(jī)最大輸出功率控制方法。
[0005] 技術(shù)方案：本發(fā)明的混合勵(lì)磁同步電機(jī)最大輸出功率控制方法，包括以下步驟：
[0006] (1)從電機(jī)主電路采集相電流ia、ib和勵(lì)磁電流if，對(duì)電機(jī)進(jìn)行初始位置檢測(cè)，從 電機(jī)編碼器上采集信號(hào)，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)跟隨、濾波、偏置和A/D轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行帕克變換，得 到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的定子d軸電流iJPq軸電流iq;
[0008] (3)用給定轉(zhuǎn)速n#減去編碼器實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速n，將得到的轉(zhuǎn)速偏差A(yù)n輸入速度調(diào)節(jié) 器經(jīng)比例積分運(yùn)算后得到轉(zhuǎn)矩參考值7；，將轉(zhuǎn)矩參考值（、母線電壓Ud。、定子d軸電壓ud、 定子q軸電壓uq、實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速n和給定轉(zhuǎn)速nit入電流分配器，根據(jù)轉(zhuǎn)速判斷電機(jī)運(yùn)行區(qū)間： 當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)速大于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，則混合勵(lì)磁同步電機(jī)運(yùn)行于低速區(qū)，進(jìn)入步驟4)，否則，混合 勵(lì)磁同步電機(jī)運(yùn)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TN，其中IY為負(fù)載轉(zhuǎn)矩、TN為額定轉(zhuǎn)矩；
[0010] 當(dāng)IY彡T#寸，無(wú)需增磁控制，i0,采用id= 0控制，電流分配器按照如下電 流分配方案輸出電流：
[0011]
[0012] 當(dāng)IY>TN時(shí)，q軸電流已達(dá)到額定值，需進(jìn)行增磁控制，因此ifi_，采用id= 0 控制，電流分配器按照如下電流分配方案輸出電流：
[0013]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種混合勵(lì)磁同步電機(jī)最大輸出功率控制方法，其特征在于，該方法包括以下步 驟： (1) 從電機(jī)主電路采集相電流ia、ib和勵(lì)磁電流if，對(duì)電機(jī)進(jìn)行初始位置檢測(cè)，從電機(jī) 編碼器上采集信號(hào)，送入控制器進(jìn)行處理，得出轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)子位置角0 ; (2) 將采集的相電流ia、ib經(jīng)跟隨、濾波、偏置和A/D轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行帕克變換，得到兩 相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的定子d軸電流idPq軸電流i^ (3) 用給定轉(zhuǎn)速n#減去編碼器實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速n，將得到的轉(zhuǎn)速偏差A(yù)n輸入速度調(diào)節(jié)器經(jīng) 比例積分運(yùn)算后得到轉(zhuǎn)矩參考值，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(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速n和給定轉(zhuǎn)速nit入電流分配器，根據(jù)轉(zhuǎn)速判斷電機(jī)運(yùn)行區(qū)間：當(dāng)實(shí) 際轉(zhuǎn)速大于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，則混合勵(lì)磁同步電機(jī)運(yùn)行于低速區(qū)，進(jìn)入步驟4)，否則，混合勵(lì)磁 同步電機(jī)運(yùn)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TN，其中IY為負(fù)載轉(zhuǎn)矩、TN為額定轉(zhuǎn)矩； 當(dāng)IY彡1\時(shí)，無(wú)需增磁控制，i 0,采用id= 0控制，電流分配器按照如下電流分 配方案輸出電流：
當(dāng)IY>TN時(shí)，q軸電流已達(dá)到額定值，需進(jìn)行增磁控制，因此ifi_，采用id= 0控 制，電流分配器按照如下電流分配方案輸出電流： 其中，1<^為
d軸電流參考值，i_為q軸電流參考值，ifraf為勵(lì)磁繞組電流參考值； ^為永磁體磁鏈，P為電機(jī)極對(duì)數(shù)；i@為q軸電流額定值，Ld、Lq分別為定子繞組d軸和q 軸電感，MfS電樞繞組與勵(lì)磁繞組之間的互感，T為電磁轉(zhuǎn)矩參考值； (5) 第1個(gè)階段繼續(xù)保持idMf= 0,采用最大輸出功率控制方法弱磁，電流分配器按照 如下電流分配方案輸出電流：
其中
當(dāng)勵(lì)磁電流達(dá)到額定值后，第2個(gè)階段繼續(xù)最大輸出功率方法進(jìn)行弱磁，電流分配器 按照如下電流分配方案輸出電流：
其中
Ld，步exc -步m+Mfiffl，iffl為勵(lì)磁 電流額定值，P為凸極率，為電角速度； (6)用電流分配器所產(chǎn)生的d軸電流參考值idMf減去所述步驟（2)中的d軸電流i^導(dǎo) 到d軸電流偏差A(yù)id，用q軸電流iqMf減去所述步驟⑵中的q軸電流i身到q軸電流偏 差A(yù)"將d軸電流偏差A(yù)id輸入d軸電流調(diào)節(jié)器進(jìn)行比例積分運(yùn)算，得到d軸電壓ud，將 q軸電流偏差A(yù)iq輸入q軸電流調(diào)節(jié)器進(jìn)行比例積分運(yùn)算，得到q軸電壓uq，然后對(duì)所述d 軸電壓叫和q軸電壓u5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a 軸電壓1和0軸電壓up，將所述a軸電壓!!。和0軸電壓ue輸入脈沖寬度調(diào)制模塊， 運(yùn)算輸出6路脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)主功率變換器； 同時(shí)將步驟（1)中采集的勵(lì)磁電流if，經(jīng)跟隨、濾波、偏置與A/D轉(zhuǎn)換后和勵(lì)磁電流參 考值ifMf-起送入直流勵(lì)磁脈寬調(diào)制模塊，運(yùn)算輸出4路脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁功 率變換器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合勵(lì)磁同步電機(jī)最大輸出功率控制方法，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。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種混合勵(lì)磁同步電機(jī)最大輸出功率控制方法，通過(guò)協(xié)調(diào)控制d軸、q軸和勵(lì)磁電流充分利用輸入功率，使輸出功率為最大。根據(jù)轉(zhuǎn)速判斷電機(jī)運(yùn)行區(qū)域，電機(jī)運(yùn)行于低速區(qū)，采用id＝0控制，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于等于額定轉(zhuǎn)矩時(shí)，無(wú)需增磁控制；當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于額定轉(zhuǎn)矩時(shí)，需進(jìn)行增磁控制；電機(jī)運(yùn)行于高速區(qū)，首先保持id＝0，利用最大出入功率控制進(jìn)行弱磁，協(xié)調(diào)q軸電流和勵(lì)磁電流if保持輸出功率為最大；當(dāng)勵(lì)磁電流if達(dá)到額定值時(shí)，協(xié)調(diào)d軸和q軸電流保持輸出功率為最大?；旌蟿?lì)磁同步電機(jī)最大出入功率控制方法提高了弱磁運(yùn)行區(qū)域的功率利用率，拓寬了調(diào)速范圍，從而保持混合勵(lì)磁同步電機(jī)在寬恒功率運(yùn)行范圍可以高效率運(yùn)行。
【IPC分類(lèi)】H02P21-12
【公開(kāi)號(hào)】CN104617849
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510054235
【發(fā)明人】林明耀, 趙紀(jì)龍
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年2月2日