異步電機(jī)弱磁運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)矩控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及異步電機(jī)弱磁運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)矩控制方法，異步電機(jī)采用定子磁場(chǎng)定向矢量控制，弱磁區(qū)域根據(jù)電壓極限、電流極限和轉(zhuǎn)矩極限，分為恒功率區(qū)域和降功率區(qū)域；在恒功率區(qū)域根據(jù)電壓極限和電流極限的限定得到最優(yōu)磁通指令，在降功率區(qū)域根據(jù)電壓極限和轉(zhuǎn)矩極限的限定得到最優(yōu)磁通指令，實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)在整個(gè)弱磁區(qū)域的最大轉(zhuǎn)矩控制；本控制方法以定子磁場(chǎng)定向矢量控制理論為基礎(chǔ)，與現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制有著本質(zhì)的不同，且與直接轉(zhuǎn)矩控制相比，在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、穩(wěn)態(tài)控制精度等方面都優(yōu)于直接轉(zhuǎn)矩控制。
【專利說(shuō)明】異步電機(jī)弱磁運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)矩控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車、電力電子和電機(jī)傳動(dòng)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種異步電機(jī)弱磁運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)矩控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]異步電機(jī)由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、工作可靠、維護(hù)方便、容量大等優(yōu)點(diǎn)而在調(diào)速系統(tǒng)中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。當(dāng)異步電機(jī)工作于弱磁區(qū)域時(shí)，往往要求其能夠輸出最大轉(zhuǎn)矩。在變頻器所能提供的最大電壓、電機(jī)的額定電流和機(jī)械特性的限制條件下，磁通的大小嚴(yán)重影響著電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的能力，如果磁通太小，電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩由于定子電流的限制而變小，如果磁通太大，在高速時(shí)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)就會(huì)變大，從而超出變頻器所能提供的最大電壓，電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩也會(huì)變小。因此，需要選擇合適的控制策略，使得電機(jī)在弱磁區(qū)域的磁通為最優(yōu)磁通，輸出轉(zhuǎn)矩為最大轉(zhuǎn)矩。
[0003]當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，電機(jī)的磁通指令為額定磁通，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于額定轉(zhuǎn)速后，電機(jī)進(jìn)入弱磁區(qū)域。在定子磁場(chǎng)定向矢量控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的弱磁控制策略是磁通與轉(zhuǎn)速成反比的控制策略，這種控制策略沒有考慮變頻器能夠提供的最大電壓，電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩不是最大轉(zhuǎn)矩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種異步電機(jī)弱磁運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)矩控制方法，以解決現(xiàn)有控制技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)在弱磁區(qū)域輸出最大轉(zhuǎn)矩的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的異步電機(jī)弱磁運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)矩控制方法技術(shù)方案如下:異步電機(jī)采用定子磁場(chǎng)定向矢量控制，弱磁區(qū)域根據(jù)電壓極限、電流極限和轉(zhuǎn)矩極限，分為恒功率區(qū)域和降功率區(qū)域；在恒功率區(qū)域根據(jù)電壓極限和電流極限的限定得到最優(yōu)磁通指令，在降功率區(qū)域根據(jù)電壓極限和轉(zhuǎn)矩極限的限定得到最優(yōu)磁通指令，實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)在整個(gè)弱磁區(qū)域的最大轉(zhuǎn)矩控制。
[0006]所述恒功率區(qū)域的最優(yōu)磁通Vs P滿足下式:
fλ2R~k~]~
[0007]ω； + W ρ - 2υιηα%ω^ ρ + (U,Is+ s ^)ψ! ψ + ?>2lL = O ’ 式
V σ1J——
中ω…同步旋轉(zhuǎn)角速度；Rs:定子電阻；σ:漏感系數(shù)；Ls:定子電感/H;Umax:定子電壓最大
吐I 7山十曰丄FΛ,
值；Inlax:足子電流最大值_— O


I + CF




2 <7 L U
[0008]所述降功率區(qū)域的最優(yōu)磁通Vs—P為I，式中ωε:同步旋
轉(zhuǎn)角速度；RS:定子電阻；σ:漏感系數(shù)；LS:定子電感/H ；Umax:定子電壓最大值。
[0009]本發(fā)明的異步電機(jī)弱磁運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)矩控制方法，異步電機(jī)采用定子磁場(chǎng)定向矢量控制，弱磁區(qū)域根據(jù)電壓極限、電流極限和轉(zhuǎn)矩極限，分為恒功率區(qū)域和降功率區(qū)域；在恒功率區(qū)域根據(jù)電壓極限和電流極限的限定得到最優(yōu)磁通指令，在降功率區(qū)域根據(jù)電壓極限和轉(zhuǎn)矩極限的限定得到最優(yōu)磁通指令，實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)在整個(gè)弱磁區(qū)域的最大轉(zhuǎn)矩控制；本控制方法以定子磁場(chǎng)定向矢量控制理論為基礎(chǔ)，與現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制有著本質(zhì)的不同，且與直接轉(zhuǎn)矩控制相比，在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、穩(wěn)態(tài)控制精度等方面都優(yōu)于直接轉(zhuǎn)矩控制。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是實(shí)施例中電機(jī)在恒功率區(qū)域運(yùn)行時(shí)的電流極限和電壓極限；
[0011]圖2是實(shí)施例中電機(jī)在降功率區(qū)域運(yùn)行時(shí)的電壓極限和轉(zhuǎn)矩極限；
[0012]圖3是異步電機(jī)弱磁運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)矩控制方法實(shí)施例的控制框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]異步電機(jī)采用定子磁場(chǎng)定向矢量控制，根據(jù)異步電機(jī)弱磁區(qū)域運(yùn)行的電壓極限、電流極限和轉(zhuǎn)矩極限將弱磁區(qū)域進(jìn)一步劃分為兩個(gè)區(qū)域，即恒功率區(qū)域和降功率區(qū)域。在恒功率區(qū)域，電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩受電壓極限和電流極限的限制，根據(jù)電壓極限、電流極限與電機(jī)磁通、轉(zhuǎn)矩電流的關(guān)系，可求解出電機(jī)在恒功率區(qū)域運(yùn)行時(shí)的最優(yōu)磁通指令；在降功率區(qū)域，電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩受電壓極限和轉(zhuǎn)矩極限的限制，根據(jù)電壓極限、轉(zhuǎn)矩極限與電機(jī)磁通、轉(zhuǎn)矩電流的關(guān)系，可求解出電機(jī)在降功率區(qū)域運(yùn)行時(shí)的最優(yōu)磁通指令。
[0014]I)電壓極限
[0015]異步電機(jī)定子磁場(chǎng)定向矢量控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)電壓方程如式(I)所示:
【權(quán)利要求】
1.異步電機(jī)弱磁運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于，異步電機(jī)采用定子磁場(chǎng)定向矢量控制，弱磁區(qū)域根據(jù)電壓極限、電流極限和轉(zhuǎn)矩極限，分為恒功率區(qū)域和降功率區(qū)域；在恒功率區(qū)域根據(jù)電壓極限和電流極限的限定得到最優(yōu)磁通指令，在降功率區(qū)域根據(jù)電壓極限和轉(zhuǎn)矩極限的限定得到最優(yōu)磁通指令，實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)在整個(gè)弱磁區(qū)域的最大轉(zhuǎn)矩控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步電機(jī)弱磁運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于，所述恒功率區(qū)域的最優(yōu)磁通P滿足下式:
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的異步電機(jī)弱磁運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于，所述降功率區(qū)域的最優(yōu)磁通Ψ s—P為
【文檔編號(hào)】H02P21/12GK103762923SQ201310629306
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月30日
【發(fā)明者】姚為正, 馮宇鵬, 張海龍, 劉剛, 肖鵬, 張揚(yáng), 蘆開平 申請(qǐng)人:許繼電氣股份有限公司, 西安許繼電力電子技術(shù)有限公司