一種弱磁控制方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于永磁同步電機弱磁控制領(lǐng)域，尤其涉及一種弱磁控制方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 永磁同步電機既可以說是電動機，也可以說是發(fā)電機，電機轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的反向電 動勢正比于電機轉(zhuǎn)速，當電機轉(zhuǎn)速提高到一定程度時，其反向電動勢接近于直流母線電壓， 抵抗馬達線圈電流的增加，最高轉(zhuǎn)速因此被限制。要想運行更高的速度，慣用的解決方法是 采用弱磁控制方法，就是在轉(zhuǎn)子d軸方向注入一個負的電流，削弱轉(zhuǎn)子磁通，強制降低反向 電動勢，使更多的電流注入馬達線圈，提升馬達速度。
[0003] 然而，現(xiàn)有弱磁控制方法，不能使永磁同步電機的弱磁控制自然平滑，且無法徹底 消除正常控制和弱磁控制之間切換時的電流跳動、速度波動以及其他不穩(wěn)定現(xiàn)象。其原因 在于，現(xiàn)有永磁同步電機需要利用傳感器，才能在轉(zhuǎn)子d軸方向注入一個負的電流，削弱轉(zhuǎn) 子磁通，而傳感器不具有快速的動態(tài)性，很難在短時間內(nèi)，輸出合適的參考電流，因此不能 使永磁同步電機的弱磁控制自然平滑，且無法徹底消除正常控制和弱磁控制之間切換時的 電流跳動、速度波動以及其他不穩(wěn)定現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實施例的目的在于提供一種弱磁控制方法，旨在解決現(xiàn)有弱磁控制方法， 不能使永磁同步電機的弱磁控制自然平滑，且無法徹底消除正?？刂坪腿醮趴刂浦g切換 時的電流跳動、速度波動以及其他不穩(wěn)定現(xiàn)象。
[0005] 本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種弱磁控制方法，包括：
[0006] 獲取直流母線電壓以及d軸參考電壓；
[0007] 根據(jù)獲取的直流母線電壓以及d軸參考電壓，生成q軸能分配到的電壓；
[0008] 將q軸能分配到的電壓以及預設(shè)的q軸電壓余量相減，生成弱磁開始閾值電壓；
[0009] 將預設(shè)的q軸參考電壓與所述弱磁開始閾值電壓相減，生成電壓差值；
[0010] 對所述電壓差值積分，生成d軸的參考電流。
[0011] 本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種弱磁控制裝置，包括：
[0012] 獲取模塊，用于獲取直流母線電壓以及d軸參考電壓；
[0013] q軸電壓生成模塊，用于根據(jù)獲取的直流母線電壓以及d軸參考電壓，生成q軸能 分配到的電壓；
[0014] 弱磁開始閾值電壓生成模塊，用于將q軸能分配到的電壓以及預設(shè)的q軸電壓余 量相減，生成弱磁開始閾值電壓；
[0015] 電壓差值生成模塊，用于將預設(shè)的q軸參考電壓與所述弱磁開始閾值電壓相減， 生成電壓差值；
[0016] 參考電流生成模塊，用于對所述電壓差值積分，生成d軸的參考電流。
[0017] 在本發(fā)明實施例中，對所述電壓差值積分，生成d軸的參考電流，解決了現(xiàn)有弱磁 控制方法，不能使永磁同步電機的弱磁控制自然平滑，且無法徹底消除正?？刂坪腿醮趴?制之間切換時的電流跳動、速度波動以及其他不穩(wěn)定現(xiàn)象的問題。在永磁同步電機正常使 用的情況下，徹底消除了正?？刂坪腿醮趴刂浦g切換時的電流跳動、速度波動以及其他 不穩(wěn)定現(xiàn)象，且其快速的動態(tài)性對母線電壓的波動具有極高的抵抗力，可以提高永磁同步 電機的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明實施例提供的弱磁控制方法的實現(xiàn)流程圖；
[0019] 圖2是本發(fā)明實施例提供的弱磁控制方法步驟S103的實現(xiàn)流程圖；
[0020] 圖3是本發(fā)明實施例提供的弱磁控制方法中步驟S105的實現(xiàn)流程圖；
[0021 ] 圖4是弱磁控制方法中坐標系較佳的樣例圖；
[0022] 圖5是本發(fā)明實施例提供的弱磁控制方法在實際應用的較佳實現(xiàn)流程圖；
[0023] 圖6是本發(fā)明實施例提供的弱磁控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0024] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0025] 實施例一
[0026] 圖1是本發(fā)明實施例提供的弱磁控制方法的實現(xiàn)流程圖，詳述如下：
[0027] 在步驟SlOl中，獲取直流母線電壓以及d軸參考電壓；
[0028] 在步驟S102中，根據(jù)獲取的直流母線電壓以及d軸參考電壓，生成q軸能分配到 的電壓；
[0029] 在步驟S103中，將q軸能分配到的電壓以及預設(shè)的q軸電壓余量相減，生成弱磁 開始閾值電壓；
[0030] 在步驟S104中，將預設(shè)的q軸參考電壓與所述弱磁開始閾值電壓相減，生成電壓 差值；
[0031] 在步驟S105中，對所述電壓差值積分，生成d軸的參考電流。
[0032] 其中，對所述電壓差值積分，生成d軸的參考電流，具體為：
[0033] 將所述電壓差值與預設(shè)閥值相比較，根據(jù)比較結(jié)果，采用變系數(shù)積分器對所述電 壓差值進行積分，輸出積分值，將輸出的積分值乘以可變系數(shù)，生成d軸的參考電流。
[0034] 其中，采用變系數(shù)積分器對所述電壓差值進行積分，具體為：
[0035] 采用變系數(shù)積分器以及積分系數(shù)，對所述電壓差值進行積分。
[0036] 需說明的是，變系數(shù)積分器指的是：積分系數(shù)跟馬達轉(zhuǎn)速成反比變化的一種變系 數(shù)積分器。即，馬達轉(zhuǎn)速逐漸增大，積分系數(shù)逐漸減小，馬達轉(zhuǎn)速逐漸減小，積分系數(shù)逐漸增 大。采用變系數(shù)積分器，可使弱磁響應在不同的速度段中具有一樣的時間常數(shù)。
[0037] 在本發(fā)明實施例中，直接用電壓作為比較對象，不采用調(diào)制深度進行比較，且引入 了"q軸電壓余量"的全新概念，占用MCU時間少，實時性強。在永磁同步電機正常使用的情 況下，徹底消除了正常控制和弱磁控制之間切換時的電流跳動、速度波動以及其他不穩(wěn)定 現(xiàn)象，且其快速的動態(tài)性對母線電壓的波動具有極高的抵抗力，可以提高永磁同步電機的 穩(wěn)定性。
[0038] 實施例二
[0039] 本發(fā)明實施例主要描述了步驟S102的實施流程，詳述如下：
[0040] 根據(jù)獲取的直流母線電壓、d軸參考電壓以及預先配置的數(shù)據(jù)表，生成q軸能分配 到的電壓。
[0041] 其中，在所述根據(jù)獲取的直流母線電壓、d軸參考電壓以及預先配置的數(shù)據(jù)表之 前，還包括：
[0042] 配置數(shù)據(jù)表，所述數(shù)據(jù)表包括量化值以及所述量化值對應的系數(shù)，所述量化值為d 軸參考電壓和直流母線電壓的比值量化的值。
[0043] 在本發(fā)明實施例中，采用經(jīng)過變換的、簡單的查表算法，占用MCU時間少，實時性 強。
[0044] 實施例三
[0045] 圖2是本發(fā)明實施例提供的弱磁控制方法步驟S103的實現(xiàn)流程圖，詳述如下：
[0046] 在步驟S201中，將獲取的直流母線電壓和d軸參考電壓d軸參考電壓相比，生成 比值；
[0047] 在步驟S202中，將生成的比值量化，生成量化值；
[0048] 在步驟S203中，在所述數(shù)據(jù)表中，根據(jù)量化值查找對應的系數(shù)；
[0049] 在步驟S204中，直流母線電壓乘以所述系數(shù)，生成q軸能分配到的電壓。
[0050] 在本發(fā)明實施例中，采用經(jīng)過變換的、簡單的查表算法，根據(jù)量化值查找對應的系 數(shù)，可以快速得到生成q軸能分配到的電壓，因此實時性強，能夠?qū)崟r調(diào)節(jié)合成電壓矢量， 以使合成電壓矢量趨于優(yōu)選輸出電壓矢量。
[0051] 實施例四
[0052] 圖3是本發(fā)明實施例提供的弱磁控制方法中步驟S105的實現(xiàn)流程圖，詳述如下：
[0053] 在步驟S301中，判斷所述電壓差值是否大于0 ;
[0054] 在步驟S302中，當所述電壓差值大于0時，采用變系數(shù)積分器對所述電壓差值正 方向積分，直到〇,輸出積分值，將輸出的積分值乘以可變系數(shù)，生成d軸的參考電流；
[0055] 在步驟S303中，當所述電壓差值不大于0時，采用變系數(shù)積分器對所述電壓差值 負方向積分，直到負最大值，輸出積分值，將輸出的積分值乘以可變系數(shù)，生成d軸的參考 電流。
[0056] 在本發(fā)明實施例中，根據(jù)不同的電壓差值，輸出不同的積分值，可以保證電機在弱 磁控制狀態(tài)下非常平穩(wěn)地運行。
[0057] 實施例五
[0058] 本發(fā)明實施例描述了弱磁控制方法在實際應用中較佳的應用流程，詳述如下：
[0059] 1、進入弱磁控制過程
[0060] 直流母線電壓記為Vdc，d軸參考電壓為Vd_ref, q軸參考電壓為Vq_ref。
[0061] 根據(jù)空間矢量調(diào)制理論，在線性調(diào)制區(qū)，最大輸出電壓矢量為
近似表示 為 0·866Vdc。
[0062] 參考圖4,圖4是弱磁控制方法中坐標系較佳的樣例圖。
[0063] d電壓Vd_ref優(yōu)先被分配，那么q軸最多能分配到的電壓為
[0064] 當Vq_ref靠近Vq_lmt，而不是超過Vq_lmt時，就開始進入進入弱磁控制。增加 q 軸電壓余量的概念，引入變量Vq_margin,當Vq_ref > (Vq_lmt_Vq_margin)時，弱磁控制 即啟動。
[0065] 2、弱磁控制過程
[0066] 啟動弱磁控制后，對Vq_ref與（Vq_lmt_Vq_margin)的電壓差值進行積分，變系數(shù) 積分器的輸出形成d軸負方向的參考電流。因此呈現(xiàn)這樣的效果：當電壓差值為+時，增加 d軸負方向的電流值，使Vq_ref與（Vq_lmt_Vq_margin)的電壓差值由正值慢慢變小，直到 趨于〇 ;當電壓差值為-時，減少d軸負方向的電流值，使Vq_ref與（Vq_lmt_Vq_margin) 的電壓差值由負值慢慢變大，直到趨于〇。即合成電壓矢量以非常接近最大輸出電壓矢量
為模旋轉(zhuǎn)，同時輸出電壓為正弦，保證電機在弱磁控制狀態(tài)下非常平穩(wěn)地運行。
[0067] 需說明的是：變系數(shù)積分器的增益可調(diào)，以滿足不同動態(tài)性要求！
[0068] 3、退出弱磁控制過程
[0069] 當Vq_ref與（Vq_