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永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法和裝置的制作方法

文檔序號:7439897閱讀:425來源:國知局
專利名稱:永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及永磁同步電機(jī)技術(shù),尤其涉及永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法和裝置。
背景技術(shù)
近年來,隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、新型電機(jī)控制理論和稀土永磁材料的快速發(fā)展,永磁同步電動機(jī)得以迅速的推廣應(yīng)用。永磁同步電動機(jī)具有體積小,損耗低,效率高等優(yōu)點(diǎn),在節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)日益受到重視的今天,對其研究就顯得非常必要。永磁同步電機(jī)的矢量控制技術(shù)可以使永磁同步電機(jī)獲得很好的瞬態(tài)響應(yīng)特性,實(shí)現(xiàn)對負(fù)載擾動和給定值變化的快速響應(yīng),因此獲得了廣泛的應(yīng)用。永磁同步電機(jī)的矢量控制技術(shù)是將實(shí)際的三相定子電流等效為轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的d軸電流的實(shí)際值isd和q軸電流的實(shí)際值isq,并根據(jù)上述方法獲得d軸電流的給定值和q軸電流的給定值iS(;,經(jīng)過解耦控制,即通過PI調(diào)節(jié)使得isd = isd*> isq = is;,并采用isd = isd*> isq = is;時的電壓作為輸出電壓信號us。輸出電壓信號Us具有兩個分量,分別為Ustl和usd。在控制上,對Ustl和 Usd進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào)制,使用調(diào)制后得到的開關(guān)信號控制牽引逆變器工作,將直流電源逆變?yōu)槿嘟涣麟娸斎氲接来磐诫姍C(jī),驅(qū)動永磁同步電機(jī)運(yùn)行,從而實(shí)現(xiàn)對永磁同步電機(jī)的矢量控制。在永磁同步電機(jī)的矢量控制過程中,牽引逆變器提供給電機(jī)的電壓需要大于電機(jī)的反電勢才能使電機(jī)正常的運(yùn)行。其中,電機(jī)的反電勢與電機(jī)的磁場和轉(zhuǎn)速成正比。當(dāng)電機(jī)從零速啟動時,電機(jī)的反電勢很小,因而需要牽引逆變器提供給電機(jī)的電壓也很小。隨著電機(jī)速度的不斷提高,電機(jī)的反電勢也隨著轉(zhuǎn)速的提高而提高,牽引逆變器為了維持電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的電壓也隨之提高。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速提高到一定值時,牽引逆變器提供給電機(jī)的電壓會達(dá)到其最大值。這時,如果希望進(jìn)一步提高電機(jī)轉(zhuǎn)速,可以通過降低電機(jī)的反電勢達(dá)到。降低電機(jī)的反電勢可以通過減小電機(jī)磁場的方式進(jìn)行,也即對電機(jī)進(jìn)行弱磁控制?,F(xiàn)有技術(shù)可以通過增大d軸電流來降低電機(jī)的反電勢,從而達(dá)到弱磁擴(kuò)速的目的。其中,q軸電流的給定值iS(;和d軸電流的給定值是通過

圖1所示的方式獲得的。 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中弱磁控制方法的框圖,如圖1所示,d軸電流的給定值由兩部分組成, 一部分為初始給定值is/,另一部分為調(diào)節(jié)值Δ isd。其中初始給定值“/是根據(jù)給定電流控制信號i/和轉(zhuǎn)子的理論角速度信號ω*計(jì)算得到的,調(diào)節(jié)值A(chǔ)isd是根據(jù)電機(jī)的實(shí)際輸出電壓信號Us和牽引逆變器的直流母線電壓值Vd。經(jīng)過PI調(diào)節(jié)確定的。由上述現(xiàn)有技術(shù)的弱磁控制方法可知q軸電流的給定值iS(;是由給定電流控制信號i/和上述獲得的d軸電流的給定值is/共同決定的。而上述獲得d軸電流的給定值
和q軸電流的給定值iS(;的方式與電機(jī)的轉(zhuǎn)矩沒有直接的關(guān)系,因此,現(xiàn)有技術(shù)中對于 d軸電流和q軸電流的調(diào)節(jié)很有可能會導(dǎo)致電機(jī)的轉(zhuǎn)矩不穩(wěn)定、魯棒性差等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法和裝置,用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷,實(shí)現(xiàn)了簡單而方便地調(diào)節(jié)d軸電流和q軸電流,達(dá)到最優(yōu)弱磁控制,實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)在弱磁區(qū)的穩(wěn)定運(yùn)行,達(dá)到永磁同步電機(jī)弱磁擴(kuò)速的目的。本發(fā)明提供了一種永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法,通過調(diào)節(jié)等效于轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的d軸電流的給定值和q軸電流的給定值以減小所述永磁同步電機(jī)的反電勢,所述等效于轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的d軸電流的給定值和q軸電流的給定值采用如下方法獲得將轉(zhuǎn)子的實(shí)際角速度信號與預(yù)先給定角速度信號進(jìn)行比較,對比較信號進(jìn)行PI調(diào)節(jié)后,獲得轉(zhuǎn)子的給定轉(zhuǎn)矩;根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩獲得d軸電流的初始給定值;根據(jù)實(shí)際角速度信號、輸出電壓信號和牽引逆變器的最大給定電壓值獲得d軸電流的調(diào)節(jié)值;根據(jù)d軸電流的初始給定值和d軸電流的調(diào)節(jié)值獲得d軸電流的給定值;根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩和d軸電流的給定值獲得q軸電流的給定值。如上所述的永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法,所述根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩獲得d軸電流的初始給定值包括將給定轉(zhuǎn)矩作為MTPA的輸入信號,MTPA的輸出信號即為d軸電流的初始給定值。如上所述的永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法,所述根據(jù)實(shí)際角速度信號、輸出電壓信號和牽引逆變器的最大給定電壓值獲得d軸電流的調(diào)節(jié)值包括將輸出電壓信號與牽引逆變器的最大給定電壓值進(jìn)行比較,得到電壓差值;將電壓差值和實(shí)際角速度信號作為PI調(diào)節(jié)器的輸入信號,得到d軸電流的調(diào)節(jié)值。如上所述的永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法,所述根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩和d軸電流的給定值獲得q軸電流的給定值包括根據(jù)如下所述的轉(zhuǎn)矩公式獲得q軸電流的給定值
權(quán)利要求
1.一種永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法,通過調(diào)節(jié)等效于轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的d軸電流的給定值和q軸電流的給定值以減小所述永磁同步電機(jī)的反電勢,其特征在于所述等效于轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的d軸電流的給定值和q軸電流的給定值采用如下方法獲得將轉(zhuǎn)子的實(shí)際角速度信號與預(yù)先給定角速度信號進(jìn)行比較,對比較信號進(jìn)行PI調(diào)節(jié)后,獲得轉(zhuǎn)子的給定轉(zhuǎn)矩;根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩獲得d軸電流的初始給定值;根據(jù)實(shí)際角速度信號、輸出電壓信號和牽引逆變器的最大給定電壓值獲得d軸電流的調(diào)節(jié)值;根據(jù)d軸電流的初始給定值和d軸電流的調(diào)節(jié)值獲得d軸電流的給定值; 根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩和d軸電流的給定值獲得q軸電流的給定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法,其特征在于 所述根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩獲得d軸電流的初始給定值包括將給定轉(zhuǎn)矩作為MTPA的輸入信號,MTPA的輸出信號即為d軸電流的初始給定值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法,其特征在于所述根據(jù)實(shí)際角速度信號、輸出電壓信號和牽引逆變器的最大給定電壓值獲得d軸電流的調(diào)節(jié)值包括將輸出電壓信號與牽引逆變器的最大給定電壓值進(jìn)行比較,得到電壓差值; 將電壓差值和實(shí)際角速度信號作為PI調(diào)節(jié)器的輸入信號,得到d軸電流的調(diào)節(jié)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法,其特征在于 所述根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩和d軸電流的給定值獲得q軸電流的給定值包括根據(jù)如下所述的轉(zhuǎn)矩公式獲得q軸電流的給定值
5.一種永磁同步電機(jī)的弱磁控制裝置,包括d軸電流控制模塊和q軸電流控制模塊, 其特征在于所述d軸電流控制模塊包括轉(zhuǎn)矩獲得單元,用于將永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)際角速度信號與預(yù)先給定角速度信號進(jìn)行比較,對比較信號進(jìn)行PI調(diào)節(jié)后,獲得轉(zhuǎn)子的給定轉(zhuǎn)矩;初始給定值獲得單元,用于根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩獲得d軸電流的初始給定值; 調(diào)節(jié)值獲得單元,用于根據(jù)實(shí)際角速度信號、輸出電壓信號和牽引逆變器的最大給定電壓值獲得d軸電流的調(diào)節(jié)值;給定值獲得單元,用于根據(jù)d軸電流的初始給定值和d軸電流的調(diào)節(jié)值獲得d軸電流的給定值;所述q軸電流控制模塊包括給定值獲得單元,用于根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩和d軸電流的給定值獲得q軸電流的給定值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的永磁同步電機(jī)的弱磁控制裝置,其特征在于,所述初始給定值獲得單元為MTPA ;將所述給定轉(zhuǎn)矩作為MTPA的輸入信號,MTPA的輸出信號即為d軸電流的初始給定值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的永磁同步電機(jī)的弱磁控制裝置,其特征在于,所述調(diào)節(jié)值獲得單元包括比較子單元,用于將輸出電壓信號與牽引逆變器的最大給定電壓值進(jìn)行比較,得到電壓差值;獲得子單元,用于將電壓差值和實(shí)際角速度信號作為PI調(diào)節(jié)器的輸入信號,得到d軸電流的調(diào)節(jié)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的永磁同步電機(jī)的弱磁控制裝置,其特征在于,所述q軸電流控制模塊的給定值獲得單元根據(jù)如下所述的轉(zhuǎn)矩公式獲得q軸電流的給定值
全文摘要
本發(fā)明公開了一種永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法和裝置。該方法包括通過調(diào)節(jié)等效于轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的d軸電流的給定值和q軸電流的給定值以減小所述永磁同步電機(jī)的反電勢;d軸電流的給定值和q軸電流的給定值通過如下方法獲得將轉(zhuǎn)子的實(shí)際角速度信號與預(yù)先給定角速度信號進(jìn)行比較,對比較信號進(jìn)行PI調(diào)節(jié)后,獲得轉(zhuǎn)子的給定轉(zhuǎn)矩;根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩獲得d軸電流的初始給定值;根據(jù)實(shí)際角速度信號、輸出電壓信號和牽引逆變器的最大給定電壓值獲得d軸電流的調(diào)節(jié)值;根據(jù)d軸電流的初始給定值和d軸電流的調(diào)節(jié)值獲得d軸電流的給定值;然后根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩和d軸電流的給定值獲得q軸電流的給定值。
文檔編號H02P27/06GK102386816SQ20101026886
公開日2012年3月21日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者劉榮強(qiáng), 孫建平, 李竹可, 梁培志, 陳振鋒 申請人:永濟(jì)新時速電機(jī)電器有限責(zé)任公司
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