基于帶隙變步長(zhǎng)法的異步電機(jī)弱磁控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于帶隙變步長(zhǎng)法的異步電機(jī)弱磁控制方法，根據(jù)具體應(yīng)用工況和試驗(yàn)情況，得到特殊值系數(shù)、，以此確定異步電機(jī)三相電壓合成矢量的特殊值和；當(dāng)和確定后，確定帶隙寬度，初始步長(zhǎng)既被確定；再通過(guò)實(shí)際應(yīng)用工況以及試驗(yàn)情況確定約束系數(shù)、、、；然后通過(guò)直流母線電壓和控制電壓矢量，確定變步長(zhǎng)系數(shù)和方向系數(shù)，再確定異步電機(jī)的勵(lì)磁電流給定值，最后通過(guò)對(duì)勵(lì)磁電流分量進(jìn)行重新給定；本發(fā)明避開了電機(jī)參數(shù)對(duì)控制的影響，算法簡(jiǎn)單，弱磁響應(yīng)時(shí)間快，且算法實(shí)現(xiàn)了在異步電機(jī)全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的平滑過(guò)渡，滿足異步電機(jī)的弱磁控制要求。
【專利說(shuō)明】基于帶隙變步長(zhǎng)法的異步電機(jī)弱磁控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及異步電機(jī)的控制技術(shù)，具體是指一種基于帶隙變步長(zhǎng)法的異步電機(jī)弱磁控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]異步電機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，可靠性高的特點(diǎn)，被廣泛的用于汽車驅(qū)動(dòng)以及工業(yè)傳動(dòng)系統(tǒng)中。為了實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的高性能控制要求，一般對(duì)其采用矢量控制算法。異步電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，其線電壓會(huì)受到供電電壓的限制，所以在異步電機(jī)的矢量控制算法中，在高轉(zhuǎn)速時(shí)采用弱磁控制方法，以便獲得高性能的控制效果。
[0003]異步電機(jī)矢量控制算法中，其轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)是通過(guò)定子電流勵(lì)磁而來(lái)，弱磁控制就是通過(guò)減小定子勵(lì)磁電流以達(dá)到減小轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的目的。目前，異步電機(jī)弱磁控制中比較常用的方法有:
一是直接減小定子勵(lì)磁電流，即隨著轉(zhuǎn)速的升高而人為的減小磁通的弱磁控制方法，該方法由于勵(lì)磁電流是通過(guò)人為給定或者是通過(guò)轉(zhuǎn)速的反比例函數(shù)獲取得到，造成不同工況下的控制性能較差；
二是根據(jù)異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)電壓方程進(jìn)行的弱磁控制，該方法嚴(yán)格依賴于電機(jī)的參數(shù)，而在實(shí)際情況下，電機(jī)的參數(shù)尤其是轉(zhuǎn)子參數(shù)的變化很大，因此該方法不能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的控制?生倉(cāng)泛;
三是基于電壓閉環(huán)的控制方式進(jìn)行電機(jī)的弱磁控制，該方法避開了電機(jī)參數(shù)的影響，但該方法需要對(duì)電壓進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，且只是在需要弱磁時(shí)切入運(yùn)行，算法實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜。
[0004]所以，如何實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)的良好弱磁控制，是異步電機(jī)控制策略中的關(guān)鍵技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種基于帶隙變步長(zhǎng)法的異步電機(jī)弱磁控制方法，該方法避開了電機(jī)參數(shù)對(duì)控制的影響，算法簡(jiǎn)單，弱磁響應(yīng)時(shí)間快，且算法實(shí)現(xiàn)了在異步電機(jī)全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的平滑過(guò)渡，滿足異步電機(jī)的弱磁控制要求。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
基于帶隙變步長(zhǎng)法的異步電機(jī)弱磁控制方法，其特征在于:
首先，根據(jù)具體的應(yīng)用工況，采樣得到異步電機(jī)控制器的直流母線電壓UDC，并根據(jù)試驗(yàn)情況，確定異步電機(jī)三相電壓合成矢量
的特殊值以》和^?的系數(shù)A、Ρ2 ,以此確定異步電機(jī)三相電壓合成矢量七的特殊值^?和!^ ;當(dāng)異步電機(jī)三相電壓合成矢量4的特殊值t和‘確定后，確定帶隙寬度Α?Ο，初始步既被確定；
其次，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用工況以及試驗(yàn)情況，確定約束系數(shù)1、h、h ;然后通過(guò)直流母線電壓和控制電壓矢量，確定變步長(zhǎng)系數(shù)於和方向系數(shù)α當(dāng)約束系數(shù)今、44、￥、變步長(zhǎng)系數(shù)於和方向系數(shù)α都確定后，確定異步電機(jī)的勵(lì)磁電流給定值；
最后，在實(shí)際運(yùn)用中，初始勵(lì)磁電流?通過(guò)異步電機(jī)空載額定電流進(jìn)行獲取，具體取值
T

【權(quán)利要求】
1.基于帶隙變步長(zhǎng)法的異步電機(jī)弱磁控制方法，其特征在于: 首先，根據(jù)具體的應(yīng)用工況，采樣得到異步電機(jī)控制器的直流母線電壓UDC，并根據(jù)試驗(yàn)情況，確定異步電機(jī)三相電壓合成矢量 的特殊值1^?和1^的系數(shù),以此確定異步電機(jī)三相電壓合成矢量4的特殊值和*/_,其中特殊值和L分別表示弱磁時(shí)允許的異步電機(jī)三相電壓合成電壓矢量的最大值和最小值；當(dāng)異步電機(jī)三相電壓合成矢量《S的特殊值和*^確定后，確定帶隙寬度AIZ0，初始步長(zhǎng)Afll(II)既被確定； 其次，確定約束系數(shù)今為、\、\ ;然后通過(guò)直流母線電壓和控制電壓矢量，確定變步長(zhǎng)系數(shù)歲和方向系數(shù)α當(dāng)約束系數(shù)％為、\、h、變步長(zhǎng)系數(shù)多和方向系數(shù)α都確定后，確定異步電機(jī)的勵(lì)磁電流給定值； 最后，初始勵(lì)磁電流?通過(guò)異步電機(jī)空載額定電流進(jìn)行獲取，然后通過(guò)公式:—=
對(duì)勵(lì)磁電流分量k進(jìn)行重新給定,其中:fc21且Jt為整數(shù),Aitf(Jt) 為k時(shí)刻的步長(zhǎng)，MtfCt-1)為上一時(shí)刻的步長(zhǎng),於為變步長(zhǎng)系數(shù),為k時(shí)刻的勵(lì)磁電流給定值，%(*1)為上一時(shí)刻的勵(lì)磁電流給定值，a為方向系數(shù)； 其中，當(dāng)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速較低時(shí)，異步電機(jī)三相電壓合成矢量4較小，勵(lì)磁電流分量&會(huì)不斷增大，此時(shí)需要對(duì)勵(lì)磁電流分量&進(jìn)行最大值限幅輸出，保證控制合理；而當(dāng)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速不斷增大時(shí)，需要不斷減小勵(lì)磁電流分量^!，為了控制安全，需要對(duì)勵(lì)磁電流分量?W進(jìn)行最小值限幅輸出；其中，所述最大值限幅根據(jù)空載電流來(lái)確定，而所述最小值限幅則根據(jù)異步電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速進(jìn)行試驗(yàn)獲取。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于帶隙變步長(zhǎng)法的異步電機(jī)弱磁控制方法，其特征在于:所述異步電機(jī)三相電壓合成矢量4表示為異步電機(jī)矢量控制算法中dq軸系輸出的d軸控制電壓!Ial和q軸的控制電壓的合成矢量大小，具體的表達(dá)式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于帶隙變步長(zhǎng)法的異步電機(jī)弱磁控制方法，其特征在于:對(duì)于異步電機(jī)三相電壓合成矢量七，當(dāng)異步電機(jī)的勵(lì)磁電流分量匕不變時(shí)，隨著異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速的增加，異步電機(jī)三相電壓合成矢量七增大，即異步電機(jī)三相電壓合成矢量％隨著異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速和勵(lì)磁電流的乘積的增大而增大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于帶隙變步長(zhǎng)法的異步電機(jī)弱磁控制方法，其特征在于:所述異步電機(jī)三相電壓合成矢量K的特殊值的具體表現(xiàn)為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于帶隙變步長(zhǎng)法的異步電機(jī)弱磁控制方法，其特征在于:所述變步長(zhǎng)系數(shù)#是指根據(jù)約束條件確定的k時(shí)刻的步長(zhǎng)系數(shù)，以獲得k時(shí)刻的步長(zhǎng)，進(jìn)而得到k時(shí)刻的輸出值，所述約束條件如下:
上式中，/?、A、爲(wèi)、爲(wèi)為不同約束條件下具體的步長(zhǎng)系數(shù)值a為、hJh是約束系數(shù)，約束系數(shù)的具體數(shù)值是根據(jù)試驗(yàn)以及實(shí)際應(yīng)用工況進(jìn)行獲取。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于帶隙變步長(zhǎng)法的異步電機(jī)弱磁控制方法，其特征在于:所述k時(shí)刻的步長(zhǎng)AilfP:)是指k時(shí)刻的勵(lì)磁電流增減值，其中當(dāng)k=0時(shí)，M,m是初始步長(zhǎng)，即是帶隙寬度，k=0時(shí)的帶隙是指異步電機(jī)三相電壓合成矢量A的特殊值?/Μ和L之間的區(qū)域Μ/β,所述帶隙寬度是指AUe的大小:鵡抑=AUe。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于帶隙變步長(zhǎng)法的異步電機(jī)弱磁控制方法，其特征在于:所述方向系數(shù)α是指k-Ι時(shí)刻的輸出值J<*:-?變化到k時(shí)刻的輸出值J#)的變化趨勢(shì)，其具體的確定原則為:
【文檔編號(hào)】H02P21/00GK104135203SQ201410365197
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】伍澤東, 張登, 蔡群英, 鄭剛 申請(qǐng)人:中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司