異步電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩控制方法及控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明實(shí)施例設(shè)及電力電子與電力傳動(dòng)技術(shù)，尤其設(shè)及一種異步電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 控制方法及控制器。
【背景技術(shù)】
[0002] 應(yīng)用于電動(dòng)汽車、高速機(jī)床等場合的異步電機(jī)通常運(yùn)行在弱磁區(qū)域內(nèi)的恒功率區(qū) (亦稱為弱磁I區(qū)）；隨著異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)條件時(shí)，異步電機(jī)由恒功率區(qū)切 換為降功率區(qū)（亦稱為弱磁II區(qū)或者恒電壓區(qū)）并W極高轉(zhuǎn)速運(yùn)行。進(jìn)一步地，根據(jù)異步 電機(jī)弱磁區(qū)域的理論分析可知：異步電機(jī)在降功率區(qū)能達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩的關(guān)鍵在于需要保持 異步電機(jī)的實(shí)際勵(lì)磁電流與異步電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩電流之比恒等于異步電機(jī)實(shí)際的漏磁系 數(shù)。
[0003] 現(xiàn)有的異步電機(jī)弱磁控制中廣泛采用電壓閉環(huán)控制方法，如單比例積分 (proportionalintegral,簡稱PI)控制方法，當(dāng)異步電機(jī)由恒功率區(qū)切換為降功率區(qū)時(shí) 令C=C/巧)，其中，C為異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流給定值、^為已獲取的異步電機(jī)的勵(lì)磁電流 給定值W及O。為異步電機(jī)的初始漏磁系數(shù)（0。為根據(jù)異步電機(jī)的初始參數(shù)計(jì)算得到的 值）。由于異步電機(jī)實(shí)際的漏磁系數(shù)會(huì)隨著異步電機(jī)的溫度、工作頻率等因素的影響發(fā)生變 化，因此，當(dāng)異步電機(jī)由恒功率區(qū)切換為降功率區(qū)時(shí)，所述異步電機(jī)實(shí)際的漏磁系數(shù)早已偏 離異步電機(jī)的初始漏磁系數(shù)O。，從而現(xiàn)有技術(shù)中異步電機(jī)在降功率區(qū)所能達(dá)到的最大輸 出轉(zhuǎn)矩與理論最大輸出轉(zhuǎn)矩的差值較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例提供一種異步電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩控制方法及控制器，最大程度地使異 步電機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到降功率區(qū)的理論最大輸出轉(zhuǎn)矩，減小了異步電機(jī)在降功率區(qū)的 最大輸出轉(zhuǎn)矩與理論最大轉(zhuǎn)矩的差值。
[0005] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種異步電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩控制方法，包括：
[0006] 當(dāng)異步電機(jī)由恒功率區(qū)切換為降功率區(qū)時(shí)，確定所述異步電機(jī)的實(shí)際勵(lì)磁電流 i'dW及實(shí)際轉(zhuǎn)矩電流i'q;其中，所述實(shí)際勵(lì)磁電流i'd為所述異步電機(jī)由恒功率區(qū)切換為 降功率區(qū)時(shí)對(duì)應(yīng)的d軸勵(lì)磁電流；所述實(shí)際轉(zhuǎn)矩電流i'q為所述異步電機(jī)由恒功率區(qū)切換 為降功率區(qū)時(shí)對(duì)應(yīng)的q軸轉(zhuǎn)矩電流；
[0007]根據(jù)所述實(shí)際勵(lì)磁電流i'd與所述實(shí)際轉(zhuǎn)矩電流i'q的比值O'W及勵(lì)磁電流給 定值C，確定轉(zhuǎn)矩電流限幅值iqm。、;其中，所述轉(zhuǎn)矩電流限幅值iqm。、等于轉(zhuǎn)矩電流給定值 ,庫
[0008] 其中，所述勵(lì)磁電流給定值《為所述異步電機(jī)在降功率區(qū)的勵(lì)磁電流給定值；所 述轉(zhuǎn)矩電流給定值為所述異步電機(jī)在降功率區(qū)的轉(zhuǎn)矩電流給定值；所述轉(zhuǎn)矩電流限幅值 iqm。、為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的限幅值。
[0009]可選地，所述根據(jù)所述實(shí)際勵(lì)磁電流i'd與所述實(shí)際轉(zhuǎn)矩電流i'q的比值O' W及 勵(lì)磁電流給定值苗:，確定轉(zhuǎn)矩電流限幅值iqm。、，包括：
[0010] 根據(jù)Z'y,。。二?確定轉(zhuǎn)矩電流限幅值iqm。、。
[0011] 可選地，所述當(dāng)異步電機(jī)由恒功率區(qū)切換為降功率區(qū)時(shí)，確定所述異步電機(jī)的實(shí) 際勵(lì)磁電流i'dW及實(shí)際轉(zhuǎn)矩電流i'。，包括：
[0012] 當(dāng)異步電機(jī)由恒功率區(qū)切換為降功率區(qū)時(shí)，獲取由電流傳感器檢測到的S相定子 電流；
[0013] 對(duì)所述=相定子電流經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后得到所述實(shí)際勵(lì)磁電流i'dW及所述實(shí)際轉(zhuǎn) 矩電流i'q。
[0014] 可選地，所述坐標(biāo)變換包括：克拉克變換和帕克變換。
[0015]可選地，所述根據(jù)所述實(shí)際勵(lì)磁電流i'd與所述實(shí)際轉(zhuǎn)矩電流i'q的比值O' W及 勵(lì)磁電流給定值各，確定轉(zhuǎn)矩電流限幅值iqm。、之前，還包括：
[0016] 確定所述勵(lì)磁電流給定值貸
[0017] 可選地，所述確定所述勵(lì)磁電流給定值C，包括：
[001引根據(jù)預(yù)設(shè)的勵(lì)磁電流給定初始值idhwW及比例積分控制器的輸出值確定所述 ?淨(jìng)
[0019] 第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種控制器，包括：
[0020] 第一確定單元，用于當(dāng)異步電機(jī)由恒功率區(qū)切換為降功率區(qū)時(shí)，確定所述異步電 機(jī)的實(shí)際勵(lì)磁電流i'dW及實(shí)際轉(zhuǎn)矩電流i'q;其中，所述實(shí)際勵(lì)磁電流i'd為所述異步電機(jī) 由恒功率區(qū)切換為降功率區(qū)時(shí)對(duì)應(yīng)的d軸勵(lì)磁電流；所述實(shí)際轉(zhuǎn)矩電流i'q為所述異步電 機(jī)由恒功率區(qū)切換為降功率區(qū)時(shí)對(duì)應(yīng)的q軸轉(zhuǎn)矩電流；
[0021] 第二確定單元，用于根據(jù)所述實(shí)際勵(lì)磁電流i'd與所述實(shí)際轉(zhuǎn)矩電流i'q的比值 曰'W及勵(lì)磁電流給定值/>確定轉(zhuǎn)矩電流限幅值iqm。、;其中，所述轉(zhuǎn)矩電流限幅值iqm。、等 于轉(zhuǎn)矩電流給定值C;
[0022] 其中，所述勵(lì)磁電流給定值這為所述異步電機(jī)在降功率區(qū)的勵(lì)磁電流給定值；所 述轉(zhuǎn)矩電流給定值《為所述異步電機(jī)在降功率區(qū)的轉(zhuǎn)矩電流給定值；所述轉(zhuǎn)矩電流限幅值iqm。、為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的限幅值。
[0023] 本發(fā)明中，當(dāng)異步電機(jī)由恒功率區(qū)切換為降功率區(qū)時(shí)，確定所述異步電機(jī)的實(shí)際 勵(lì)磁電流i'dW及實(shí)際轉(zhuǎn)矩電流i'q;進(jìn)一步地，根據(jù)所述實(shí)際勵(lì)磁電流i'd與所述實(shí)際轉(zhuǎn)矩 電流i'q的比值O'W及勵(lì)磁電流給定值Z'；；，確定轉(zhuǎn)矩電流限幅值iqm。、（其中，所述轉(zhuǎn)矩電 流限幅值iq m。、等于轉(zhuǎn)矩電流給定值C，即保證C=C')，從而使異步電機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn) 矩達(dá)到降功率區(qū)的理論最大輸出轉(zhuǎn)矩，減小了異步電機(jī)在降功率區(qū)的最大輸出轉(zhuǎn)矩與理論 最大轉(zhuǎn)矩的差值，同時(shí)可保證實(shí)際電流矢量軌跡最大程度地沿著理論最優(yōu)電流矢量運(yùn)行軌 跡BO運(yùn)行。
【附圖說明】
[0024] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā) 明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可W 根據(jù)運(yùn)些附圖獲得其他的附圖。
[0025] 圖IA為異步電機(jī)運(yùn)行于弱磁區(qū)域內(nèi)的電壓限制圓與電流限制圓的示意圖；
[0026]圖IB為本發(fā)明異步電機(jī)轉(zhuǎn)差頻率矢量控制框圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明異步電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩控制方法實(shí)施例一的流程示意圖；
[002引圖3A為本發(fā)明異步電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩控制方法實(shí)施例二的流程示意圖；
[0029] 圖3B為本發(fā)明異步電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩控制流程示意圖；
[0030] 圖3C為單PI電壓閉環(huán)弱磁控制結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖4為本發(fā)明控制器實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0033] 現(xiàn)有技術(shù)中，隨著異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)條件（C/胃)時(shí)，異 步電機(jī)由恒功率區(qū)切換為降功率區(qū)，其中，Ud為異步電機(jī)的d軸定子電壓，Um。、為異步電機(jī) 的相電壓幅值。圖IA為異步電機(jī)運(yùn)行于弱磁區(qū)域內(nèi)的電壓限制圓與電流限制圓的示意圖， 如圖IA所示，異步電機(jī)進(jìn)入降功率區(qū)后，電壓限制圓繼續(xù)向內(nèi)收縮，當(dāng)電壓限制圓縮小至 電流限制圓內(nèi)部時(shí)，異步電機(jī)的運(yùn)行只受到電壓限制圓的限制，而不受電流限制圓的限制。 根據(jù)異步電機(jī)弱磁區(qū)域運(yùn)行的理論分析可知：異步電機(jī)在只受電壓限制圓限制時(shí)，要想使 異步電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩最大化，就要滿足：
[0034] I^dI= =U,^ ( 1)
[0035] 當(dāng)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高時(shí)，定子電壓方程可表示為：
[003引Ud=-W1OLsiq似
[0037] Uq=O山山 做
[003引聯(lián)立方程（1)似做得到：
[0039] id/iq=。 (4)
[0040] 其中，Uq為異步電機(jī)的q軸定子電壓，CO1為同步磁場旋轉(zhuǎn)角速度，O為漏磁系數(shù)， L,為定子電感，iq為轉(zhuǎn)矩電流，id為勵(lì)磁電流。根據(jù)上述4個(gè)式子可獲知：保證式（4)的成 立即保證式