一種異步電機(jī)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種異步電機(jī)控制方法，包括如下步驟：S1，根據(jù)給定的定子電流和臨界定子電流，判斷異步電機(jī)工作于磁通未飽和階段或者磁通飽和階段；S2，獲取所述異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩最大點時的第一轉(zhuǎn)差率；控制所述異步電機(jī)在磁通未飽和階段以所述第一轉(zhuǎn)差率工作；S3：計算異步電機(jī)磁通飽和階段的第二轉(zhuǎn)差率；控制所述異步電機(jī)在磁通飽和階段以所述第二轉(zhuǎn)差率工作。本發(fā)明在輕載小扭矩下，動態(tài)調(diào)整勵磁電流，使勵磁電流和轉(zhuǎn)子電流的配比在一個最大扭矩點上，同時該最大扭矩基本上也是電磁轉(zhuǎn)矩最佳點，從而提高了能量的利用率，即提高小扭矩下電機(jī)的效率。特別是在實際城市的擁堵的車況中，可以很大程度節(jié)省電源能耗。
【專利說明】一種異步電機(jī)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電機(jī)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種異步電機(jī)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 異步電動機(jī)又稱感應(yīng)電動機(jī)，是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn) 生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的一種交流電機(jī)。
[0003] 現(xiàn)有的異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)正應(yīng)用在越來越多領(lǐng)域。一般來說，這些驅(qū)動系統(tǒng)都要 求同時具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍和快速轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。但對于某些設(shè)備來說，例如電動汽車的電 機(jī)驅(qū)動，能量的利用效率就顯得特別重要的，因此提高能量利用率就成為電動車領(lǐng)域的一 個重要延伸。
[0004] 車用異步電機(jī)控制技術(shù)主要有矢量控制技術(shù)和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)。在傳統(tǒng)的矢量 控制方法和直接轉(zhuǎn)矩控制方法中，勵磁電流給定通常是恒定值，而不考慮隨著負(fù)載的變化 對勵磁進(jìn)行調(diào)整。這種情況在輕載小扭矩下，會導(dǎo)致電機(jī)的效率出現(xiàn)很大程度的下降。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。
[0006] 為此，本發(fā)明的目的在于提出一種異步電機(jī)控制方法。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施例提供一種異步電機(jī)控制方法，包括如下步 驟：
[0008] S1，根據(jù)給定的定子電流和臨界定子電流，判斷異步電機(jī)工作于磁通未飽和階段 或者磁通飽和階段，如果所述異步電機(jī)工作于所述磁通未飽和階段，則執(zhí)行步驟S2,如果所 述異步電機(jī)工作于磁通飽和階段，則執(zhí)行步驟S3 ;
[0009] S2,獲取異步電機(jī)的鐵損、勵磁感抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子感抗和定子電流；
[0010] 根據(jù)所述鐵損、勵磁感抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子感抗和定子電流實時計算所述異步電機(jī) 的電磁轉(zhuǎn)矩；
[0011] 計算所述異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩最大點時的第一轉(zhuǎn)差率；
[0012] 控制所述異步電機(jī)在磁通未飽和階段以所述第一轉(zhuǎn)差率工作；
[0013] S3 :檢測所述異步電機(jī)由磁通未飽和階段進(jìn)入到磁通飽和階段的臨界點時的勵磁 電流和定子電流，其中，所述勵磁電流恒定；
[0014] 檢測異步電機(jī)的勵磁感抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子感抗；
[0015] 根據(jù)所述勵磁電流、定子電流、勵磁感抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子感抗，計算異步電機(jī)磁通 飽和階段的第二轉(zhuǎn)差率；
[0016] 控制所述異步電機(jī)在磁通飽和階段以所述第二轉(zhuǎn)差率工作。
[0017] 在本發(fā)明的一個實施例中，在磁通未飽和階段，根據(jù)所述鐵損、勵磁感抗、轉(zhuǎn)子電 阻、轉(zhuǎn)子感抗和定子電流計算所述異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩： x _3np R2m + R2
[0018] Te - 〇 ω1 (Rm+v)2 + (Xm + X2)2 s
[0019] 其中，np為磁極對數(shù)，ωι為角速度，Rm為鐵損，x m為勵磁感抗，R2為轉(zhuǎn)子電阻，x2 為轉(zhuǎn)子感抗，L為定子電流，s為轉(zhuǎn)差率。
[0020] 在本發(fā)明的又一個實施例中，根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩公式計算電磁轉(zhuǎn)矩最大點時轉(zhuǎn)差率s 為第一轉(zhuǎn)差率Sm : _ ^2
[0021] Sml - + (Xm + X2)2
[0022] 其中，sml為第一轉(zhuǎn)差率，Rm為鐵損，Xm勵磁感抗，R 2為轉(zhuǎn)子電阻，X2為轉(zhuǎn)子感抗。
[0023] 在本發(fā)明的另一個實施例中，所述第二轉(zhuǎn)差率為： (-^)2 - 1R2 J 10
[0024] S = (Xm+X2)2-(-)2Xl i 丨。
[0025] 其中，s為第二轉(zhuǎn)差率，L為定子電流，Γ ^為異步電機(jī)由磁通未飽和階段進(jìn)入到 磁通飽和階段的臨界點時的勵磁電流，R2為轉(zhuǎn)子電阻，Xm為勵磁感抗，X 2為轉(zhuǎn)子感抗。
[0026] 在本發(fā)明的再一個實施例中，根據(jù)所述轉(zhuǎn)子電阻和轉(zhuǎn)子感抗，計算磁通飽和階段， 恒磁通轉(zhuǎn)差率為： R2
[0027] Sm2 =-
[0028] 其中，sm2為恒磁通轉(zhuǎn)差率，R2為轉(zhuǎn)子電阻，X 2為轉(zhuǎn)子感抗。
[0029] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述異步電機(jī)在磁通飽和階段的轉(zhuǎn)差率位于第一轉(zhuǎn)差 率sml和恒磁通轉(zhuǎn)差率s m2之間。
[0030] 在本發(fā)明的又一個實施例中，異步電機(jī)控制方法應(yīng)用于車用異步電機(jī)的控制中。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明實施例的異步電機(jī)控制方法，在輕載小扭矩下，動態(tài)調(diào)整勵磁電流，使 勵磁電流和轉(zhuǎn)子電流的配比在一個最大扭矩點上，同時該最大扭矩基本上也是電磁轉(zhuǎn)矩最 佳點，從而提高了能量的利用率，即提高小扭矩下電機(jī)的效率。特別是在實際城市的擁堵的 車況中，可以很大程度節(jié)省電源能耗。
[0032] 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中 ：
[0034] 圖1為異步電機(jī)T型等效電路；
[0035] 圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的異步電機(jī)控制方法的流程圖；
[0036] 圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的計算異步電機(jī)在磁通未飽和階段的轉(zhuǎn)差率的流程圖；
[0037] 圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的計算異步電機(jī)在磁通飽和階段的轉(zhuǎn)差率的流程圖。
【具體實施方式】
[0038] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0039] 下面首先參考圖1對異步電機(jī)T型等效電路進(jìn)行介紹，以便于后續(xù)對本發(fā)明的異 步電機(jī)控制方法進(jìn)行描述。
[0040] 首先對圖1中涉及的各個電路符號進(jìn)行說明。Ui為相電壓、Ei為定子側(cè)感應(yīng)電動 勢、E 2為轉(zhuǎn)子側(cè)感應(yīng)電動勢、L為勵磁電流、Ii為定子電流、12為轉(zhuǎn)子電流、Ri為定子電阻、 R2為轉(zhuǎn)子電阻、Rm為鐵損、Xi為定子感抗、X2為轉(zhuǎn)子感抗、I m為互感、S為轉(zhuǎn)差率、Xm勵磁感 抗。
[0041] 如圖1所示，定子電流^被分為兩條支路，一條為勵磁電流L，另一條為轉(zhuǎn)子電流 12。在固定的、和"下，可以得到固定的第一個電磁轉(zhuǎn)矩。參考圖1，當(dāng)轉(zhuǎn)差率S變化時， 轉(zhuǎn)子側(cè)的阻抗就發(fā)生變化，這時同樣的定子電流Ii，就發(fā)生二次再分配，得到第二個1〇和 1 2，進(jìn)而得到第二個電磁轉(zhuǎn)矩。所以，當(dāng)定子電流Ii不變的情況下，通過不斷地改變轉(zhuǎn)差率 S時，可以得到不同的電磁轉(zhuǎn)矩。需要說明的是，通常電磁轉(zhuǎn)矩的最大點與電機(jī)效率的最高 點很接近，因此，尋找轉(zhuǎn)矩最大點可以代替尋找效率最高點，即找到了電磁轉(zhuǎn)矩最大點，也 就找到了電機(jī)效率最1?點，尋找和S的關(guān)系成了關(guān)鍵。
[0042] 下面參考圖2至圖4對本發(fā)明實施例的異步電機(jī)控制方法進(jìn)行描述。特別需要說 明的是，本發(fā)明提供的異步電機(jī)控制方法可以應(yīng)用于車用異步電機(jī)的控制中。
[0043] 如圖2所示，本發(fā)明實施例的異步電機(jī)控制方法，包括如下步驟：
[0044] 步驟S1，據(jù)給定的定子電流和臨界定子電流，判斷異步電機(jī)工作于磁通未飽和階 段或者磁通飽和階段，如果所述異步電機(jī)工作于所述磁通未飽和階段，則執(zhí)行步驟S2,如果 所述異步電機(jī)工作于磁通飽和階段，則執(zhí)行步驟S3。
[0045] 具體來說，定子電流是給定的值，即定子電流是實時變化的值，其變化規(guī)則是給定 的。例如，當(dāng)司機(jī)踩下油門踏板時，則將油門踏板的開度與定子電流相對應(yīng)，即根據(jù)油門踏 板的開度實時調(diào)整定子電流的大小。
[0046] 臨界定子電流通過以下方式配置：首先計算出磁通未飽和階段的轉(zhuǎn)差率，然后定 子電流從勵磁電流逐漸增大，同時調(diào)整轉(zhuǎn)差率，如果電磁轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩點的轉(zhuǎn)差率大于磁 通未飽和階段的轉(zhuǎn)差率，則將此時的定子電流配置為臨界定子電流。當(dāng)定子電流低于臨界 定子電流，則判斷異步電機(jī)工作于磁通未飽和階段，執(zhí)行步驟S2。當(dāng)定子電流等于或高于臨 界定子電流，則判斷異步電機(jī)工作于磁通飽和階段，執(zhí)行步驟S3。
[0047] 圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的計算異步電機(jī)在磁通未飽和階段的轉(zhuǎn)差率的流程圖。
[0048] 步驟S2,計算異步電機(jī)在磁通未飽和階段的轉(zhuǎn)差率。
[0049] 步驟S21，獲取異步電機(jī)的鐵損、勵磁感抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子感抗和定子電流。
[0050] 其中，鐵損、勵磁感抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子感抗均為異步電機(jī)的固有配置參數(shù)，可以直 接獲取。定子電流為預(yù)先給定值，參考上述描述。
[0051] 步驟S22,根據(jù)所述鐵損、勵磁感抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子感抗和定子電流計算所述異步 電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。
[0052] 令
【權(quán)利要求】
1. 一種異步電機(jī)控制方法，其特征在于，包括如下步驟： S1，根據(jù)給定的定子電流和臨界定子電流，判斷異步電機(jī)工作于磁通未飽和階段或者 磁通飽和階段，如果所述異步電機(jī)工作于所述磁通未飽和階段，則執(zhí)行步驟S2,如果所述異 步電機(jī)工作于磁通飽和階段，則執(zhí)行步驟S3 ; S2,獲取異步電機(jī)的鐵損、勵磁感抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子感抗和定子電流； 根據(jù)所述鐵損、勵磁感抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子感抗和定子電流實時計算所述異步電機(jī)的電 磁轉(zhuǎn)矩； 計算所述異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩最大點時的第一轉(zhuǎn)差率； 控制所述異步電機(jī)在磁通未飽和階段以所述第一轉(zhuǎn)差率工作； S3 :檢測所述異步電機(jī)由磁通未飽和階段進(jìn)入到磁通飽和階段的臨界點時的勵磁電流 和定子電流，其中，所述勵磁電流恒定； 檢測異步電機(jī)的勵磁感抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子感抗； 根據(jù)所述勵磁電流、定子電流、勵磁感抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子感抗，計算異步電機(jī)磁通飽和 階段的第二轉(zhuǎn)差率； 控制所述異步電機(jī)在磁通飽和階段以所述第二轉(zhuǎn)差率工作。
2. 如權(quán)利要求1所述的異步電機(jī)控制方法，其特征在于，在磁通未飽和階段，根據(jù)所述 鐵損、勵磁感抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子感抗和定子電流計算所述異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩：
其中，np為磁極對數(shù)，
為角速度，Rm為鐵損，Xm為勵磁感抗，R 2為轉(zhuǎn)子電阻，X2為轉(zhuǎn) 子感抗，L為定子電流，s為轉(zhuǎn)差率。
3. 如權(quán)利要求2所述的異步電機(jī)控制方法，其特征在于，根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩公式計算電磁 轉(zhuǎn)矩最大點時轉(zhuǎn)差率s為第一轉(zhuǎn)差率sml :
其中，sml為第一轉(zhuǎn)差率，Rm為鐵損，Xm勵磁感抗，R2為轉(zhuǎn)子電阻，X 2為轉(zhuǎn)子感抗。
4. 如權(quán)利要求1所述的異步電機(jī)控制方法，其特征在于，所述第二轉(zhuǎn)差率為：
其中，s為第二轉(zhuǎn)差率，L為定子電流，Γ ^為異步電機(jī)由磁通未飽和階段進(jìn)入到磁通 飽和階段的臨界點時的勵磁電流，R2為轉(zhuǎn)子電阻，Xm為勵磁感抗，X2為轉(zhuǎn)子感抗。
5. 如權(quán)利要求4所述的異步電機(jī)控制方法，其特征在于，還包括如下步驟：根據(jù)所述轉(zhuǎn) 子電阻和轉(zhuǎn)子感抗，計算磁通飽和階段，恒磁通轉(zhuǎn)差率為：
其中，sm2為恒磁通轉(zhuǎn)差率，R2為轉(zhuǎn)子電阻，x2為轉(zhuǎn)子感抗。
6. 如權(quán)利要求5所述的異步電機(jī)控制方法，其特征在于，所述異步電機(jī)在磁通飽和階 段的轉(zhuǎn)差率位于第一轉(zhuǎn)差率sml和恒磁通轉(zhuǎn)差率s m2之間。
7. 如權(quán)利要求1-6任一項所述的異步電機(jī)控制方法，其特征在于，所述異步電機(jī)控制 方法應(yīng)用于車用異步電機(jī)的控制中。
【文檔編號】H02P23/14GK104158466SQ201410394919
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】關(guān)慶斌, 林尚俊, 賈建, 劉茂國 申請人:北京中瑞藍(lán)科電動汽車技術(shù)有限公司