夠保持圓形，但是，當(dāng)參考電壓矢量 f超出圖2所示的電壓矢量圓時(shí)，實(shí)際電壓矢量0不能夠跟蹤參考電壓矢量P，此時(shí)需要 進(jìn)行弱磁控制。傳統(tǒng)的弱磁控制方法是根據(jù)參考電壓矢量K和圖2所示的電壓矢量圓做 閉環(huán)控制，以實(shí)時(shí)計(jì)算弱磁電流，并根據(jù)計(jì)算的弱磁電流對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行控制。其 中，在忽略電感壓降的條件下，可以通過(guò)下述公式（2)計(jì)算電機(jī)的d軸參考電壓矢量<和q 軸參考電壓矢量 <，并對(duì)計(jì)算的電機(jī)的d軸參考電壓矢量Fi:和q軸參考電壓矢量 < 進(jìn)行 合成，以獲得電機(jī)的參考電壓矢量f。
[0042] 式中，分別為電機(jī)的d軸參考電壓矢量和q軸參考電壓矢量，匕 < 分別為 電機(jī)的d軸參考電流矢量和q軸參考電流矢量，％1(1為d軸電流控制器的輸出量，U PIq為q 軸電流控制器的輸出量。
[0043] 為了保證直流母線電壓Vd。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)致永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電機(jī)控制器體積變大，成本增高，而且電解電容的使用壽命 有限，降低了永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電機(jī)控制器的使用壽命。
[0044] 當(dāng)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電機(jī)控制器中無(wú)大電解電容時(shí)，例如，采用容值為20uF的 薄膜電容來(lái)代替直流母線側(cè)容值較大的電解電容，此時(shí)直流母線電壓V d。將隨著電網(wǎng)電壓 按照正弦規(guī)律進(jìn)行波動(dòng)，當(dāng)電網(wǎng)頻率為50Hz時(shí)，直流母線電壓Vde的波動(dòng)頻率為100Hz。為 了控制實(shí)際電壓矢量R能夠跟蹤參考電壓矢量f，在直流母線電壓Vd。的波動(dòng)周期內(nèi)，需要 保證輸出的弱磁電流的平均值穩(wěn)定，并且，保證弱磁電流能夠隨著電機(jī)的運(yùn)行頻率和功率 的變化而變化。
[0045] 在忽略電感壓降的條件下，d軸電壓矢量和q軸電壓矢量可以通過(guò)下述公式⑶進(jìn) 行計(jì)算：
[0047] 式中，Vd、Vq分別為電機(jī)的d軸電壓矢量和q軸電壓矢量。
[0048] 電機(jī)的實(shí)際電壓矢量&可由d軸電壓矢量Vd和q軸電壓矢量Vq進(jìn)行合成，并且， 電機(jī)的實(shí)際電壓矢量的幅值I巧隨著直流母線電壓Vd。的波動(dòng)而變化。
[0049] 假設(shè)，電機(jī)的d軸電流的波動(dòng)可以忽略，則電機(jī)的q軸電流將按照正弦規(guī)律進(jìn)行波 動(dòng)，在直流母線電壓V d。的波谷處，電機(jī)的q軸電流為0,即i q= 0,則電機(jī)的實(shí)際電壓矢量 的幅值最小值如下述公式（4)所示：
[0051] 其中，肉_為實(shí)際電壓矢量的幅值最小值。
[0052] 由于永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電機(jī)控制器中無(wú)大電解電容，則圖2所示的電壓矢量圓 將隨著直流母線電壓V d。的變化而變化，并且，隨著電機(jī)的運(yùn)行頻率和功率的增大，尤其是 在高頻重載的情況下，在直流母線電壓Vd。的波谷處的實(shí)際電壓矢量很容易超過(guò)電壓矢量 正六邊形。
[0053] 如圖3所示，當(dāng)直流母線電壓Vd。的波谷處的實(shí)際電壓矢量P1超過(guò)電壓矢量正六邊 形a時(shí)，直流母線電壓V d。無(wú)法繼續(xù)為電機(jī)提供能量。因此，在高頻重載條件下，當(dāng)直流母線 電壓Vd。的波谷處的實(shí)際電壓矢量P 1超過(guò)電壓矢量正六邊形a時(shí)，如果采用傳統(tǒng)的弱磁控制 方法，則在該區(qū)域內(nèi)將導(dǎo)致直流母線電壓Vd。的波谷處的實(shí)際電壓矢量匕始終超過(guò)電壓矢 量正六邊形a，從而導(dǎo)致弱磁電流發(fā)生飽和，進(jìn)而導(dǎo)致弱磁控制處于失控狀態(tài)。
[0054] 通過(guò)上述分析，針對(duì)電機(jī)高頻重載條件下弱磁電流飽和失控問(wèn)題，在本發(fā)明的實(shí) 施例中，可以根據(jù)實(shí)際電壓矢量K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(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行弱磁控制。
[0055] 具體而言，實(shí)時(shí)獲取永磁無(wú)刷直流電機(jī)的d軸電流id和q軸電流iq，并根據(jù)d軸 電流id和q軸電流i q計(jì)算永磁無(wú)刷直流電機(jī)的實(shí)際電壓矢量^，實(shí)時(shí)檢測(cè)直流母線電壓
控制有效，此時(shí)根據(jù)弱磁電流對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行弱磁控制，從而保證弱磁電流控制 始終處于線性控制狀態(tài)。
[0056] 綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的永磁無(wú)刷直流電機(jī)的弱磁控制方法，實(shí)時(shí)獲取永 磁無(wú)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(wú)刷直流電 機(jī)的實(shí)際電壓矢量，實(shí)時(shí)檢測(cè)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(duì)永磁無(wú)刷
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(wèn)題。
[0057] 圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的永磁無(wú)刷直流電機(jī)的弱磁控制裝置的方框示意圖，其 中，永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電機(jī)控制器中無(wú)電解電容。如圖5所示，該永磁無(wú)刷直流電機(jī)的弱 磁控制裝置包括：獲取單元10、電壓矢量計(jì)算單元20、電壓檢測(cè)單元30和控制單元40。
[0058] 其中，獲取單元10用于獲取永磁無(wú)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20用于根據(jù)d軸電流和q軸電流計(jì)算永磁無(wú)刷直流電機(jī)的實(shí)際電壓矢量，電壓檢
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)算弱磁電流，以及根據(jù)弱
出弱磁控制，其中，R為實(shí)際電壓矢量，Vd。為直流母線電壓。
[0061] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，電壓矢量計(jì)算單元20根據(jù)上述公式（1)計(jì)算永磁無(wú)刷 直流電機(jī)的實(shí)際電壓矢量的幅值。
[0062] 具體地，如圖2所示，當(dāng)永磁無(wú)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(guò)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(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行弱磁控 制。
[0063] 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^ 能夠無(wú)誤差地跟蹤參考電壓矢量f，并且定子磁鏈能夠保持圓形，但是，當(dāng)參考電壓矢量 f超出圖2所示的電壓矢量圓時(shí)，實(shí)際電壓矢量^不能夠跟蹤參考電壓矢量此時(shí)需要 進(jìn)行弱磁控制。傳統(tǒng)的弱磁控制方法是根據(jù)參考電壓矢量f和圖2所示的電壓矢量圓做 閉環(huán)控制，以實(shí)時(shí)計(jì)算弱磁電流，并根據(jù)計(jì)算的弱磁電流對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行控制。其 中，在忽略電感壓降的條件下，可以通過(guò)上述公式（2)計(jì)算電機(jī)的d軸參考電壓矢量1 /(:和q 軸參考電壓矢量<，并對(duì)計(jì)算的電機(jī)的d軸參考電壓矢量F；和q軸參考電壓矢量<進(jìn)行合 成，以獲得電機(jī)的參考電壓矢量f。
[0064] 為了保證直流母線電壓Vd。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)致永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電機(jī)控制器體積變大，成本增高，而且電解電容的使用壽命 有限，降低了永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電機(jī)控制器的使用壽命。
[0065] 當(dāng)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電機(jī)控制器中無(wú)大電解電容時(shí)，例如，采用容值為20uF的 薄膜電容來(lái)代替直流母線側(cè)容值較大的電解電容，此時(shí)直流母線電壓V d。將隨著電網(wǎng)電壓 按照正弦規(guī)律進(jìn)行波動(dòng)，當(dāng)電網(wǎng)頻率為50Hz時(shí)，直流母線電壓Vde的波動(dòng)頻率為100Hz。為 了控制實(shí)際電壓矢量g能夠跟蹤參考電壓矢量^，在直流母線電壓Vd。的波動(dòng)周期內(nèi)，需要 保證輸出的弱磁電流的平均值穩(wěn)定，并且，保證弱磁電流能夠隨著電機(jī)的運(yùn)行頻率和功率 的變化而變化。
[0066] 在忽略電感壓降的條件下，d軸電壓矢量和q軸電壓矢量可以通過(guò)上述公式（3)進(jìn) 行計(jì)算。電機(jī)的實(shí)際電壓矢量t可由d軸電壓矢量VJP q軸電壓矢量V q進(jìn)行合成，并且， 電機(jī)的實(shí)際電壓矢量的幅值5隨著直流母線電壓Vd。的波動(dòng)而變化。
[0067] 假設(shè)，電機(jī)的d軸電流的波動(dòng)可以忽略，則電機(jī)的q軸電流將按照正弦規(guī)律進(jìn)行波 動(dòng)，在直流母線電壓V d。的波谷處，電機(jī)的q軸電流為0,即i q= 0,則電機(jī)的實(shí)際電壓矢量 的幅值最小值如上述公式（4)所示。
[0068] 由于永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電機(jī)控制器中無(wú)大電解電容，則圖2所示的電壓矢量圓 將隨著直流母線電壓V d。的變化而變化，并且，隨著電機(jī)的運(yùn)行頻率和功率的增大，尤其是 在高頻重載的情況下，在直流母線電壓vd。的波谷處的實(shí)際電壓矢量很容易超過(guò)電壓矢量 正六邊形。
[0069] 如圖3所示，當(dāng)直流母線電壓Vd。的波谷處的實(shí)際電壓矢量&超過(guò)電壓矢量正六邊 形a時(shí)，直流母線電壓Vd。無(wú)法繼續(xù)為電機(jī)提供能量。因此，在高頻重載條件下