永磁無刷直流電機(jī)的弱磁控制方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁無刷直流電機(jī)的弱磁控制方法以及 一種永磁無刷直流電機(jī)的弱磁控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著用戶對機(jī)電產(chǎn)品節(jié)能性要求的提升，效率更高的變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)器得到了越來 越廣泛的應(yīng)用。
[0003] 通常，變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的直流母線電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)，逆變部分與輸入交流電壓 如電網(wǎng)電壓相對獨(dú)立，從而使逆變部分的控制無需考慮輸入交流電壓的瞬時(shí)變化，便于控 制方法的實(shí)現(xiàn)。為了保證直流母線電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)，通常會(huì)配備有容值較大的電解電容， 但這會(huì)導(dǎo)致變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)器體積變大，成本增高，而且電解電容的使用壽命有限，降低了變 頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的使用壽命。
[0004] 相關(guān)技術(shù)中，可以采用容值為20uF的薄膜電容來代替直流母線側(cè)容值較大的電 解電容，通過控制電機(jī)的瞬時(shí)功率與輸入交流電壓的形狀匹配，不但可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速， 而且可以減少輸入電流諧波，實(shí)現(xiàn)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的高功率因數(shù)。
[0005] 由于無電解電容驅(qū)動(dòng)器具有成本低，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，目前已得到廣泛應(yīng)用。但 在無電解電容驅(qū)動(dòng)器中，直流母線電壓以正弦規(guī)律波動(dòng)，并且，隨著電機(jī)運(yùn)行頻率和功率的 增大，直流母線電壓的最小值開始減小，當(dāng)直流母線電壓的最小值小于電機(jī)的等效反電動(dòng) 勢時(shí)，直流母線電壓無法為電機(jī)提供能量。因此，為了最大程度利用直流母線電壓為電機(jī)提 供能量，在整個(gè)電機(jī)運(yùn)行頻率和功率范圍內(nèi)進(jìn)行弱磁控制，但是，在高頻重載運(yùn)行工況下， 由于薄膜電容的儲(chǔ)能很小，在直流母線電壓的波谷處，實(shí)際電壓矢量會(huì)超出電壓矢量正六 邊形，如果采用傳統(tǒng)的弱磁控制方法，將導(dǎo)致弱磁電流發(fā)生飽和，從而導(dǎo)致弱磁電流失控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的 一個(gè)目的在于提出一種能夠有效解決弱磁電流飽和引起的弱磁電流失控問題的永磁無刷 直流電機(jī)的弱磁控制方法。
[0007] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種永磁無刷直流電機(jī)的弱磁控制裝置。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出了一種永磁無刷直流電機(jī)的弱磁控 制方法，所述永磁無刷直流電機(jī)的電機(jī)控制器中無電解電容，所述弱磁控制方法包括以下 步驟：獲取所述永磁無刷直流電機(jī)的d軸電流和q軸電流，并根據(jù)所述d軸電流和q軸電流 計(jì)算所述永磁無刷直流電機(jī)的實(shí)際電壓矢量；檢測直流母線電壓，并根據(jù)所述直流母線電 壓獲取電壓矢量圓；根據(jù)所述實(shí)際電壓矢量和所述電壓矢量圓進(jìn)行閉環(huán)控制以計(jì)算弱磁電
述弱磁控制有效。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的永磁無刷直流電機(jī)的弱磁控制方法，實(shí)時(shí)獲取永磁無刷直流 電機(jī)的d軸電流和q軸電流，并根據(jù)d軸電流和q軸電流計(jì)算永磁無刷直流電機(jī)的實(shí)際電 壓矢量，實(shí)時(shí)檢測直流母線電壓，并根據(jù)直流母線電壓獲取電壓矢量圓，以及根據(jù)實(shí)際電壓 矢量和電壓矢量圓進(jìn)行閉環(huán)控制以計(jì)算弱磁電流，并根據(jù)弱磁電流對永磁無刷直流電機(jī)進(jìn)
機(jī)的實(shí)際電壓矢量超出電壓矢量圓時(shí)，退出弱磁控制，以使弱磁電流控制始終處于線性控 制狀態(tài)，有效解決弱磁電流飽和引起的弱磁電流失控問題。
所述直流母線電壓。
弱磁控制，其中，J71為所述實(shí)際電壓矢量，Vd。為所述直流母線電壓。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)以下公式計(jì)算所述永磁無刷直流電機(jī)的實(shí)際電壓 矢量的幅值：
[0014] 其中，Ml為所述實(shí)際電壓矢量的幅值，Vd、Vq分別為所述電機(jī)的d軸電壓和q軸電 壓，id、分別為所述電機(jī)的d軸電流和q軸電流，R s為所述電機(jī)的定子電阻，L d、Lq分別為 所述電機(jī)的d軸電感和q軸電感，為所述電機(jī)的電角速度，A af為所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子永磁 體磁鏈。
[0015] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明另一方面實(shí)施例提出了一種永磁無刷直流電機(jī)的弱磁 控制裝置，所述永磁無刷直流電機(jī)的電機(jī)控制器中無電解電容，所述弱磁控制裝置包括：獲 取單元，用于獲取所述永磁無刷直流電機(jī)的d軸電流和q軸電流；電壓矢量計(jì)算單元，用于 根據(jù)所述d軸電流和q軸電流計(jì)算所述永磁無刷直流電機(jī)的實(shí)際電壓矢量；電壓檢測單元， 用于檢測直流母線電壓；控制單元，用于根據(jù)所述直流母線電壓獲取電壓矢量圓，并根據(jù)所 述實(shí)際電壓矢量和所述電壓矢量圓進(jìn)行閉環(huán)控制以計(jì)算弱磁電流，以及根據(jù)所述弱磁電流
[0016] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的永磁無刷直流電機(jī)的弱磁控制裝置，獲取單元實(shí)時(shí)獲取永磁 無刷直流電機(jī)的d軸電流和q軸電流，電壓矢量計(jì)算單元根據(jù)d軸電流和q軸電流計(jì)算永 磁無刷直流電機(jī)的實(shí)際電壓矢量，電壓檢測單元實(shí)時(shí)檢測直流母線電壓，控制單元根據(jù)直 流母線電壓獲取電壓矢量圓，并根據(jù)實(shí)際電壓矢量和電壓矢量圓進(jìn)行閉環(huán)控制以計(jì)算弱磁
制有效，從而保證在直流母線電壓的波谷處，當(dāng)電機(jī)的實(shí)際電壓矢量超出電壓矢量圓時(shí)，退 出弱磁控制，以使弱磁電流控制始終處于線性控制狀態(tài)，有效解決弱磁電流飽和引起的弱 磁電流失控問題。
所述直流母線電壓。
電機(jī)退出所述弱磁控制，其中，6為所述實(shí)際電壓矢量，vd。為所述直流母線電壓。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電壓矢量計(jì)算單元根據(jù)以下公式計(jì)算所述永磁無 刷直流電機(jī)的實(shí)際電壓矢量：
[0021] 其中，IA為所述實(shí)際電壓矢量的幅值，Vd、Vq分別為所述電機(jī)的d軸電壓和q軸電 壓，id、分別為所述電機(jī)的d軸電流和q軸電流，R s為所述電機(jī)的定子電阻，L d、Lq分別為 所述電機(jī)的d軸電感和q軸電感，為所述電機(jī)的電角速度，A af為所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子永磁 體磁鏈。
【附圖說明】
[0022] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的永磁無刷直流電機(jī)的弱磁控制方法的流程圖。
[0023] 圖2是旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的參考電壓矢量示意圖。
[0024] 圖3是電壓矢量圓隨直流母線電壓波動(dòng)的示意圖。
[0025] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的弱磁控制的示意圖。
[0026] 圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的永磁無刷直流電機(jī)的弱磁控制裝置的方框示意圖。
[0027] 附圖標(biāo)記：獲取單元10、電壓矢量計(jì)算單元20、電壓檢測單元30和控制單元40。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)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(hào)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(shí)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。
[0029] 下面參考附圖描述本發(fā)明實(shí)施例的永磁無刷直流電機(jī)的弱磁控制方法以及永磁 無刷直流電機(jī)的弱磁控制裝置。
[0030] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的永磁無刷直流電機(jī)的弱磁控制方法的流程圖，其中， 永磁無刷直流電機(jī)的電機(jī)控制器中無電解電容。如圖1所示，該永磁無刷直流電機(jī)的弱磁 控制方法包括以下步驟：
[0031] Sl，獲取永磁無刷直流電機(jī)的d軸電流和q軸電流，并根據(jù)d軸電流和q軸電流計(jì) 算永磁無刷直流電機(jī)的實(shí)際電壓矢量。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)下述公式（1)計(jì)算永磁無刷直流電機(jī)的實(shí)際電壓 矢量的幅值：
[0034] 其中，為實(shí)際電壓矢量的幅值，Vd、Vq分別為電機(jī)的d軸電壓和q軸電壓，i d、iq 分別為電機(jī)的d軸電流和q軸電流，Rs為電機(jī)的定子電阻，L d、Lq分別為電機(jī)的d軸電感和 q軸電感，Oe5為電機(jī)的電角速度，X af為電機(jī)的轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈。
[0035] S2,檢測直流母線電壓，并根據(jù)直流母線電壓獲取電壓矢量圓。
其中，0為實(shí)際電壓矢量，Vd。為直流母線電壓。
[0039] 具體地，如圖2所示，當(dāng)永磁無刷直流電機(jī)的電機(jī)控制器中有大電解電容時(shí)，由于 直流母線電壓V tJ亙定，因此，可以通過參考電壓矢量K與電壓矢量正六邊形的內(nèi)切圓即 電壓矢量圓做閉環(huán)控制以計(jì)算弱磁電流，并根據(jù)弱磁電流對永磁無刷直流電機(jī)進(jìn)行弱磁控 制。
[0040] 具體而言，當(dāng)參考電壓矢量f位于圖2所示的電壓矢量圓內(nèi)時(shí)，實(shí)際電壓矢量0 能夠無誤差地跟蹤參考電壓矢量^，并且定子磁鏈能