電動勢大于直流母線電壓vd。波 谷處的電壓時(shí)，無電解電容驅(qū)動器和永磁同步電機(jī)將工作在發(fā)電狀態(tài)，使得直流母線電壓 vd。的電壓波形發(fā)生畸變。因此，為了最大程度利用直流母線電壓Vd。（包括直流母線電壓vd。 的波谷）提高永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的效率，使控制系統(tǒng)輸出功率最大，需要在保證直流 母線電壓的最小值v2m大于永磁同步電機(jī)的等效反電動勢的前提條件下，控制直流母線電 壓的最小值v2m盡可能的小。
[0049] 需要指出的是，滿足上述條件的直流母線電壓的最小值V2m與永磁同步電機(jī)的負(fù) 載、功率以及轉(zhuǎn)速有關(guān)，因此，為了在不同的負(fù)載、功率以及轉(zhuǎn)速下能夠最大程度利用直流 母線電壓vd。（包括直流母線電壓vd。的波谷）提高永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的效率，使控制系 統(tǒng)輸出功率最大，需要建立直流母線電壓的最小值v2m與永磁同步電機(jī)的負(fù)載、功率以及轉(zhuǎn) 速之間的關(guān)系，以使永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)性能最優(yōu)化。
[0050] 下面詳細(xì)說明直流母線電壓的最小值v2m的推導(dǎo)過程。
[0051] 在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，定子電壓方程如下述公式（3)所示：
[0052]
⑶
[0053] 其中，ud為定子d軸電壓分量，u^為定子q軸電壓分量，L^為電機(jī)的q軸電感。
[0054] 則在電機(jī)運(yùn)行過程中，電機(jī)的電壓矢量的幅值|V」通過下述公式（4)計(jì)算：
[0055]
⑷
[0056] 如果忽略電機(jī)的d軸電流id和q軸電流iq動態(tài)變化過程，則上述公式⑷中的電 流微分項(xiàng)可以忽略不計(jì)，此時(shí)，電機(jī)的電壓矢量的幅值可簡化為：
[0057]
(5)
[0058] 假設(shè)永磁同步電機(jī)等效占空比為D，則直流母線電壓Vd。與電機(jī)的電壓矢量的幅值 I% |之間的關(guān)系滿足下述公式（6):
[0059]
(6)
[0060] 其中，D的取值范圍為0-1。顯然，要使電機(jī)在整個電源周期都工作在電動狀態(tài)，需 要保證直流母線電壓vd。（包括直流母線電壓vd。的波谷）一直高于電機(jī)的電壓矢量的幅值 V」的#倍。
[0061] 假設(shè)，直流母線電壓的最小值為V2m，電機(jī)的電壓矢量的幅值的最小值為Vlm，則當(dāng) 時(shí)，直流母線電壓Vd。與電機(jī)的電壓矢量的幅值IV」的波形示意圖如圖3所示， 其中，A0為輸入電流iin的死區(qū)，在該死區(qū)內(nèi)電網(wǎng)的輸入電流為零，電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)， 此時(shí)會使直流母線電壓Vd。和輸入電流iin發(fā)生畸變，產(chǎn)生諧波，甚至使控制器工作在不穩(wěn)定 狀態(tài)。
[0062] 從圖3可以看出，在死區(qū)A0內(nèi)，直流母線電壓Vd。處于波谷，由于直流母線電壓 Vd。比較小，無法給電機(jī)提供能量，因此，在該死區(qū)△ 0內(nèi)，希望電機(jī)處于自由續(xù)流狀態(tài)，或 者直流母線電壓Vd。為電機(jī)提供的能量很小且能夠忽略不計(jì)，電機(jī)將利用負(fù)載慣性，以近似 的恒定轉(zhuǎn)速在死區(qū)△ 9內(nèi)滑行。
[0063] 假設(shè)在死區(qū)A0內(nèi)，直流母線電容C不向電機(jī)提供有功分量，則有iq=0,此時(shí) V2m=SVlmiq= 〇 (5) (1) 值的最小值Vlm。
[0064] 通過上述分析可知，為了控制電機(jī)在整個電源周期內(nèi)處于電動狀態(tài)，則在電機(jī)的 整個電源周期內(nèi)，電機(jī)的電壓矢量的幅值的最小值Vlm與直流母線電壓的最小值V2m之間滿 足上述關(guān)系式（2)。需要說明的是，AV是為保證電流控制器工作在線性狀態(tài)所必須滿足的 電壓裕量，并且AV> 0。
[0065] 只要控制滿足上述公式（2)所示的條件，如圖4所示，即可保證電機(jī)在整個電源周 期都工作在電動狀態(tài)，并且直流母線電壓的最小值V2m的大小隨著負(fù)載大小、功率條件及轉(zhuǎn) 速大小的變化而變化，從而使電機(jī)在不同負(fù)載和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)使電機(jī)的輸出功率和效率最大 化。
[0066] 綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的永磁同步電機(jī)的控制方法，在電機(jī)的運(yùn)行過程中， 首先根據(jù)電機(jī)的d軸電流id和q軸電流iq計(jì)算電機(jī)的電壓矢量Vi，并通過控制q軸電流iq 為0以根據(jù)電機(jī)的電壓矢量％獲取電機(jī)的電壓矢量的最小值Vlm，然后判斷最小值vlm是否 大于等于直流母線電壓vd。的g倍，如果最小值Vlm大于等于直流母線電壓Vd。的I倍，貝1J 控制驅(qū)動器向電機(jī)輸出的有功分量為零，以保證永磁同步電機(jī)在整個電源周期都工作在電 動狀態(tài)，而且，該直流母線電壓的最小值隨著負(fù)載、功率以及轉(zhuǎn)速的變化而變化，使電機(jī)在 不同負(fù)載和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的輸出功率和效率最大化。
[0067] 圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的永磁同步電機(jī)的控制裝置的示意圖。如圖5所示， 該永磁同步電機(jī)的控制裝置包括驅(qū)動器10和控制器（圖中未具體示出）。
[0068] 其中，驅(qū)動器10的正輸入端與直流母線正極端相連，驅(qū)動器10的負(fù)輸入端與直流 母線負(fù)極端相連，驅(qū)動器10的三相輸出端與電機(jī)相連，控制器在電機(jī)的運(yùn)行過程中根據(jù)電 機(jī)的d軸電流ijPq軸電流i^計(jì)算電機(jī)的電壓矢量Vi，并通過控制q軸電流iq為0以根 據(jù)電機(jī)的電壓矢量％獲取電機(jī)的電壓矢量的最小值Vlm，以及判斷最小值Vlm是否大于等于 直流母線電壓Vd。的^倍，其中，如果最小值Vlm大于等于直流母線電壓Vd。的;^ 1 咅，控制 器則控制驅(qū)動器10向電機(jī)輸出的有功分量為零。
[0069] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，控制器根據(jù)上述公式（1)計(jì)算最小值Vlm。
[0070] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在電機(jī)的整個電源周期內(nèi)，最小值vlm與直流母線電壓 的最小值之間滿足上述公式（2)，以使電機(jī)在整個電源周期內(nèi)處于電動狀態(tài)。
[0071] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，驅(qū)動器10為無電解電容驅(qū)動器。
[0072] 具體地，如圖5所示，當(dāng)驅(qū)動器10為無電解電容驅(qū)動器時(shí)，在無電解電容驅(qū)動器 (如直流母線電容C的容值為20yF)中，由于直流母線側(cè)不具有大電解電容使直流母線電 壓Vd。保持穩(wěn)定，因此直流母線電壓Vd。將隨著電網(wǎng)電壓的波動而波動，并且直流母線電壓 Vdc的波動頻率為電網(wǎng)頻率的2倍，例如，當(dāng)電網(wǎng)頻率為50Hz時(shí)，直流母線電壓Vd。的波動頻 率為100Hz。
[0073] 與直流母線側(cè)有大電解電容驅(qū)動器相比，由于直流母線電壓Vd。存在波動，使得直 流母線側(cè)提供的功率也存在波動，因此，在直流母線電壓Vd。的波谷處，無電解電容驅(qū)動器 無法為永磁同步電機(jī)提供能量，當(dāng)永磁同步電機(jī)的等效反電動勢大于直流母線電壓Vd。波 谷處的電壓時(shí)，無電解電容驅(qū)動器和永磁同步電機(jī)將工作在發(fā)電狀態(tài)，使得直流母線電壓 vd。的電壓波形發(fā)生畸變。因此，為了最大程度利用直流母線電壓Vd。（包括直流母線電壓vd。 的波谷）提高永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的效率，使控制系統(tǒng)輸出功率最大，需要在保證直流 母線電壓的最小值v2m大于永磁同步電機(jī)的等效反電動勢的前提條件下，控制直流母線電 壓的最小值v2m盡可能的小。
[0074] 需要指出的是，滿足上述條件的直流母線電壓的最小值V2m與永磁同步電機(jī)的負(fù) 載、功率以及轉(zhuǎn)速有關(guān)，因此，為了在不同的負(fù)載、功率以及轉(zhuǎn)速下能夠最大程度利用直流 母線電壓vd。（包括直流母線電壓vd。的波谷）提高永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的效率，使控制系 統(tǒng)輸出功率最大，需要建立直流母線電壓的最小值v2m與永磁同步電機(jī)的負(fù)載、功率以及轉(zhuǎn) 速之間的關(guān)系，以使永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)性能最優(yōu)化。
[0075] 下面詳細(xì)說明直流母線電壓的最小值V2m的推導(dǎo)過程。
[0076] 在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，定子電壓方程如上述公式（3)所示，則在電機(jī)運(yùn)行過程中， 電機(jī)的電壓矢量的幅值IV」通過上述公式（4)計(jì)算。如果忽略電機(jī)的d軸電流iJPq軸 電流iq動態(tài)變化過程，則上述公式（4)中的電流微分項(xiàng)可以忽略不計(jì)，此時(shí)，電機(jī)的電壓矢 量的幅值IV」如上述公式（5)所示。
[0077] 假設(shè)永磁同步電機(jī)等效占空比為D，則直流母線電壓Vd。與電機(jī)的電壓矢量的幅值 IV」之間的關(guān)系滿足上述公式（6)。在上述公式（6)中，D的取值范圍為0-1，顯然，要使電 機(jī)在整個電源周期都工作在電動狀態(tài)，需要保證直流母線電壓Vd。（包括直流母線電壓Vd。的 波谷）一直高于電機(jī)的電壓矢量的幅值的力倍。
[0078] 假設(shè)，直流母線電壓的最小值為V2ni，電機(jī)的電壓矢量的幅值的最小值為VlD1，則當(dāng) 力匕時(shí)，直流母線電壓Vd。與電機(jī)的電壓矢量的幅值IV」的波形示意圖如圖3所示， 其中，A0為輸入電流iin的死區(qū)，在該死區(qū)內(nèi)電網(wǎng)的輸入電流為零，電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)， 此時(shí)會使直流母線電壓Vd。和輸入電流iin發(fā)生畸變，產(chǎn)生諧波，甚至使控制器工作在不穩(wěn)定 狀態(tài)。
[0079] 從圖3可以看出，在死區(qū)A0內(nèi)，直流母線電壓Vd。處于波谷，由于直流母線電壓 Vd。比較小，無法給電機(jī)提供能量，因此，在該死區(qū)△ 0內(nèi)，希望電機(jī)處于自由續(xù)流狀態(tài)，或 者直流母線電壓Vd。為電機(jī)提供的能量很小且能夠忽略不計(jì)，電機(jī)將利用負(fù)載慣性，以近似 的恒定轉(zhuǎn)速在死區(qū)△ 9內(nèi)滑行。
[0080] 假設(shè)在死區(qū)A0內(nèi)，直流母線電容C不向電機(jī)提供有功分量，則有iq=0,此時(shí) 。將％=〇帶入上述公式（5)可得上述公式⑴，從而獲得電機(jī)的電壓矢量的幅 值的最小值
[0081] 通過上述分析可知，控制器為了控制電機(jī)在整個電源周期內(nèi)處于電動狀態(tài)，則在 電機(jī)的整個電源周期內(nèi)，電機(jī)的電壓矢量的幅值的最小值vlm與直流母線電壓的最小值v2m 之間滿