一種混合勵磁同步電機恒磁鏈控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電氣傳動技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種恒磁鏈策略，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 氣隙磁場達到弱磁升速的目的，從而拓寬了電機的調(diào)速范圍。
[0003] 目前，國內(nèi)外對于混合勵磁同步電機控制方法及驅(qū)動系統(tǒng)研宄較少，相關(guān)資料也 不是很多?；究梢詺w為兩類，一類是id=〇控制，另一類為弱磁控制。上述兩類控制方法 的優(yōu)點是簡單方便，恒功率運行范圍寬；缺點是存在功率因數(shù)降低，端電壓升高等問題。而 國內(nèi)外對于混合勵磁同步電機恒磁鏈控制的研宄基本處于空白狀態(tài)。

【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控制方法 的基礎(chǔ)上，提出了 一種混合勵磁同步電機恒磁鏈控制方法。
[0005] 技術(shù)方案：本發(fā)明的混合勵磁同步電機恒磁鏈控制方法，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，對電機進行初始位置檢測，從 電機編碼器上采集信號，送入控制器進行處理，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，然后進行帕克變換，得 到兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的定子d軸電流iJP q軸電流i q;
[0008] (3)用給定轉(zhuǎn)速n#減去編碼器實測轉(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)比例積分運算后得到轉(zhuǎn)矩參考值7；，將轉(zhuǎn)矩參考值2：、母線電壓U d。、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nit入電流分配器，根據(jù)轉(zhuǎn)速判斷電機運行區(qū)間： 當(dāng)實際轉(zhuǎn)速大于額定轉(zhuǎn)速時，則混合勵磁同步電機運行于低速區(qū)，進入步驟4)，否則，混合 勵磁同步電機運行于高速區(qū)，進入步驟5);
[0009] (4)判斷負載轉(zhuǎn)矩是否滿足T N，其中IY為負載轉(zhuǎn)矩、T N為額定轉(zhuǎn)矩；
[0010] 當(dāng)K TN時，i ft6f= 0,電流分配器按照如下電流分配方案輸出電流：
【主權(quán)項】
1. 一種混合勵磁同步電機恒磁鏈控制方法，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i f，對電機進行初始位置檢測，從電機 編碼器上采集信號，送入控制器進行處理，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)跟隨、濾波、偏置和A/D轉(zhuǎn)換，然后進行帕克變換，得到兩 相旋轉(zhuǎn)坐標系下的定子d軸電流idP q軸電流i (3) 用給定轉(zhuǎn)速n#減去編碼器實測轉(zhuǎn)速n，將得到的轉(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IV實測轉(zhuǎn)速η和給定轉(zhuǎn)速nit入電流分配器，根據(jù)轉(zhuǎn)速判斷電機運行區(qū)間：當(dāng)實 際轉(zhuǎn)速大于額定轉(zhuǎn)速時，則混合勵磁同步電機運行于低速區(qū)，進入步驟4)，否則，混合勵磁 同步電機運行于高速區(qū)，進入步驟5); (4) 判斷負載轉(zhuǎn)矩是否滿足T N，其中IY為負載轉(zhuǎn)矩、T N為額定轉(zhuǎn)矩； 當(dāng)K Tn時，i &ε?= 0,電流分配器按照如下電流分配方案輸出電流：
.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，i fraf為勵磁繞組電流參考值； ^為永磁體磁鏈，P為電機極對數(shù)；i @為q軸電流額定值，L d、Lq分別為定子繞組d軸和q 軸電感，MfS電樞繞組與勵磁繞組之間的互感，T 為電磁轉(zhuǎn)矩參考值； (5) 第1個階段繼續(xù)保持idMf= 0,采用恒磁鏈控制進行弱磁，電流分配器按照如下電 流分配方案輸出電流：
當(dāng)勵磁電流達到額定值后，第2個階段繼續(xù)采用d軸電流進行弱磁，電流分配器按照如 下電流分配方案輸出電流：
其中，ΦΜ。= Φ m+MfifN，iffl為勵磁電流額定值； (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Λ id，用q軸電流減去所述步驟⑵中的q軸電流i q得到q軸電流偏 差A(yù)iq，將d軸電流偏差A(yù)id輸入d軸電流調(diào)節(jié)器進行比例積分運算，得到 q軸電流偏差Λ i,輸入q軸電流調(diào)節(jié)器進行比例積分運算，得到q軸電壓U ,，然后對所述d 軸電壓叫和q軸電壓u ,共同進行旋轉(zhuǎn)正交-靜止兩相變換后，得到靜止兩相坐標系下α 軸電壓1和β軸電壓u ρ，將所述α軸電壓Uc^P β軸電壓u e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)跟隨、濾波、偏置與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所述的混合勵磁同步電機恒磁鏈控制方法，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。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混合勵磁同步電機恒磁鏈控制方法，通過控制d軸、q軸和勵磁電流if，保持氣隙合成磁鏈不變。電機運行于低速區(qū)，當(dāng)負載轉(zhuǎn)矩小于額定轉(zhuǎn)矩時，勵磁電流if為0，通過控制d軸、q軸電流使氣隙磁鏈恒定；當(dāng)負載轉(zhuǎn)矩大于額定轉(zhuǎn)矩時，通過d軸、q軸和勵磁電流if的控制使氣隙磁鏈恒定；電機運行于高速區(qū)時，首先保持id＝0，通過q軸和勵磁電流if協(xié)調(diào)控制氣隙磁鏈恒定；當(dāng)勵磁電流if達到額定值時，通過d軸、q軸協(xié)調(diào)控制使氣隙磁鏈恒定。混合勵磁同步電機恒磁鏈控制方法使輸出轉(zhuǎn)矩的極值比單位功率因數(shù)控制大得多，這種控制方法一定程度上解決了功率因數(shù)降低和端電壓升高問題，在大容量、高速電機領(lǐng)域有一定的應(yīng)用前景。
【IPC分類】H02P21-00
【公開號】CN104682806
【申請?zhí)枴緾N201510053693
【發(fā)明人】林明耀, 趙紀龍
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月2日