一種永磁同步電機(jī)定子磁鏈弱磁給定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電機(jī)控制領(lǐng)域，特別涉及一種永磁同步電機(jī)定子磁鏈弱磁給定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 永磁同步電機(jī)以其高效率、高功率密度和高轉(zhuǎn)矩慣量比特性在軌道、交通、電力牽 弓丨、電動(dòng)汽車等要求較高的調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003] 為了實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)弱磁運(yùn)行，傳統(tǒng)的方法大致可以分為兩個(gè)方向，即前饋式 開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié)和反饋式閉環(huán)調(diào)節(jié)。前者是基于電機(jī)機(jī)體本身的數(shù)學(xué)模型，恒功率區(qū)運(yùn)行時(shí)，對(duì)于 弱磁區(qū)間的分析判斷和調(diào)節(jié)弱磁電流給定值，依靠電機(jī)數(shù)學(xué)模型公式進(jìn)行推導(dǎo)計(jì)算。前饋 式開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié)方法的缺陷在于對(duì)電機(jī)模型參數(shù)依賴性較強(qiáng)，算法魯棒性一般。反饋式閉環(huán)調(diào) 節(jié)方法包括查表法，梯度下降法，最大轉(zhuǎn)矩控制法等，缺陷在于算法非常復(fù)雜，難以實(shí)際應(yīng) 用。
[0004] 基于目前狀況，本發(fā)明人對(duì)永磁同步電機(jī)弱磁運(yùn)行時(shí)的定子磁鏈幅值給定方法進(jìn) 行深入研究，本案由此產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提出一種永磁同步電機(jī)定子磁鏈弱磁給定方法，其可有效拓寬電 機(jī)調(diào)速范圍，減少永磁同步電機(jī)的起動(dòng)時(shí)間，提升電機(jī)的工作效率。
[0006] 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：
[0007] -種永磁同步電機(jī)定子磁鏈弱磁給定方法，包括如下步驟：
[0008] (1)比較永磁同步電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速ω與額定轉(zhuǎn)速ωΝ，若ω>ωΝ?入步驟⑵，否 則結(jié)束程序；
[0009] (2)設(shè)定轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈Φf;
[0010] ⑶設(shè)定d-q坐標(biāo)系下d軸、q軸的自感磁鏈Ldid、Lqiq;
[0011] ⑷計(jì)算d軸分量七=Ldid+itf，q軸分量itq=Lqiq，從而根據(jù)
得到定子磁鏈幅值給定值a
[0012] 上述步驟（2)中，轉(zhuǎn)子永磁鏈以永磁同步電機(jī)的生產(chǎn)廠家提供的參數(shù)為準(zhǔn)。
[0013] 上述步驟⑵中，轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈h根據(jù)
汁算， 其中，υΝ是永磁同步電機(jī)的額定相電壓峰值，Ud。是額定電壓，ω邊額定角速度，fN是額定 頻率。
[0014] 上述步驟（3)中，d軸電流id的設(shè)定方法是：將給定轉(zhuǎn)速ω與實(shí)際轉(zhuǎn)速ω的偏 差輸入ΡΙ_1調(diào)節(jié)器，將輸出作為用于勵(lì)磁控制的d軸電流id。
[0015]上述步驟（3)中，q軸電流iq的設(shè)定方法是：將給定轉(zhuǎn)速ω與實(shí)際轉(zhuǎn)速ω的偏 差經(jīng)過(guò)PI_2調(diào)節(jié)器，輸出給定轉(zhuǎn)矩If，將給定轉(zhuǎn)矩與實(shí)際轉(zhuǎn)矩?；的偏差經(jīng)過(guò)PI_3調(diào)節(jié) 器，輸出作為用于轉(zhuǎn)矩控制的q軸電流iq;
[0016] 采用上述方案后，本發(fā)明方法簡(jiǎn)便有效，并在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中毋須改變電機(jī)的內(nèi)部結(jié) 構(gòu)和控制系統(tǒng)硬件，控制過(guò)程更容易實(shí)現(xiàn)，有效拓寬電機(jī)調(diào)速范圍，降低了電機(jī)生產(chǎn)及控制 成本，提升電機(jī)工作效率。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是永磁同步電機(jī)定子磁鏈分析原理圖；
[0018] 圖2是永磁同步電機(jī)的d軸分量、的給定方法圖；
[0019] 圖3是永磁同步電機(jī)的q軸分量iq的給定方法圖；
[0020] 圖4是本發(fā)明的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]結(jié)合圖1，對(duì)定子磁鏈進(jìn)行分析，定子磁鏈?zhǔn)怯啥ㄗ永@組自感產(chǎn)生的磁鏈與轉(zhuǎn)子永 磁體在定子繞組上激勵(lì)產(chǎn)生的互感磁鏈兩部分組成，在d_q坐標(biāo)系下，定子磁鏈Φs的分量 七，itq的計(jì)算公式分別是：Φd=Ldid+ltf，ltq=Lqiq，式中，id、iq分別為d軸、q軸電流， Ld、Lq分別為永磁同步電機(jī)d軸、q軸電感，Φf為互感磁鏈。其中，當(dāng)d軸電流為負(fù)值時(shí)，可 以有效削弱定子磁鏈的幅值；轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈則由永磁同步電機(jī)參數(shù)決定，因此，可以通過(guò) 設(shè)定合適的電流值id、iq，從而計(jì)算得到適當(dāng)?shù)亩ㄗ哟沛湻到o定值，實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī) 的弱磁運(yùn)行控制。
[0023] 基于以上分析，本發(fā)明提供一種永磁同步電機(jī)定子磁鏈弱磁給定方法，配合圖4 所示，包括如下步驟：
[0024](1)設(shè)定永磁同步電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為ωΝ，測(cè)量永磁同步電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速ω，并與 額定轉(zhuǎn)速ωΝ比較，由于僅在實(shí)際轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，永磁同步電機(jī)才能運(yùn)行在恒功率 區(qū)，因此首先需確認(rèn)ω>ωΝ，否則結(jié)束程序；
[0025] (2)設(shè)定互感磁鏈若永磁同步電機(jī)的生產(chǎn)廠家提供了永磁同步電機(jī)參數(shù)，則 以提供的參數(shù)為準(zhǔn)；若沒(méi)有提供參數(shù)，則根_
]N是額定 相電壓峰值，Ud。是電機(jī)的額定電壓，ωN是額定角速度，fN是額定頻率。
[0026] (3)設(shè)定自感磁鏈：在d-q坐標(biāo)系下，d軸、q軸的自感磁鏈分別是Ldid、Lqiq，其中， Ld、Lq分別為永磁同步電機(jī)d軸、q軸電感，為固定值，因此需設(shè)定id、iq，具體來(lái)說(shuō)，將給定 轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速ω的偏差輸入PI調(diào)節(jié)器，將輸出作為用于勵(lì)磁控制的d軸電流id， 給定轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速ω的偏差經(jīng)過(guò)PI_2調(diào)節(jié)器，輸出給定轉(zhuǎn)矩€，:給定轉(zhuǎn)矩忒與實(shí) 際轉(zhuǎn)矩?；的偏差經(jīng)過(guò)PI_3調(diào)節(jié)器，輸出作為用于轉(zhuǎn)矩控制的電流q軸分量iq，如圖2、圖3 所示；
[0027]⑷根據(jù)步驟⑵、⑶計(jì)算得到的互感磁鏈和自感磁鏈，計(jì)算d軸分量Φd= Ldid+Φf，q軸分量Φq=Lqiq，從而根據(jù)
I到定子磁鏈幅值給定值y*_。：
[0028] 以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是 按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍 之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種永磁同步電機(jī)定子磁鏈弱磁給定方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 比較永磁同步電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速ωΝ與實(shí)際轉(zhuǎn)速ω，若ω>ω,進(jìn)入步驟（2)，否則結(jié) 束程序； (2) 設(shè)定互感磁鏈itf;(3) 設(shè)定d-q坐標(biāo)系下d軸、q軸的自感磁鏈Ldid、Lqiq; (4) 計(jì)算d軸分量Φd=Ldid+Φf，q軸分量Φq=Lqiq，從而根據(jù) 得到定子磁鏈幅值給定值〇2. 如權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)定子磁鏈弱磁給定方法，其特征在于：步驟（2) 中，轉(zhuǎn)子永磁鏈Φ?以永磁同步電機(jī)的生產(chǎn)廠家提供的參數(shù)為準(zhǔn)。3. 如權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)定子磁鏈弱磁給定方法，其特征在于：步驟（2)機(jī)的額定相電壓峰值，Ud。是額定電壓，ωΝ是額定角速度，fΝ是額定頻率。4. 如權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)定子磁鏈弱磁給定方法，其特征在于：步驟（3) 中，d軸電流id的設(shè)定方法是：給定轉(zhuǎn)速ω與實(shí)際轉(zhuǎn)速ω的偏差輸入ΡΙ_1調(diào)節(jié)器，輸出 d軸電流分量id。5. 如權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)定子磁鏈弱磁給定方法，其特征在于：步驟（3) 中，q軸分量iq的設(shè)定方法是：將給定轉(zhuǎn)速ω與實(shí)際轉(zhuǎn)速ω的偏差輸入PI_2調(diào)節(jié)器，輸 出給定轉(zhuǎn)矩/；，給定轉(zhuǎn)矩 < 與實(shí)際轉(zhuǎn)矩?；的偏差輸入PI_3調(diào)節(jié)器，輸出q軸電流分量iq。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種永磁同步電機(jī)定子磁鏈弱磁給定方法，包括如下步驟：比較永磁同步電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速，若實(shí)際轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速，根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的參數(shù)或計(jì)算互感磁鏈；將給定轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速的偏差輸入PI調(diào)節(jié)器，將輸出作為用于勵(lì)磁控制的d軸電流id；將給定轉(zhuǎn)速ωref與實(shí)際轉(zhuǎn)速ω的偏差經(jīng)過(guò)PI_2調(diào)節(jié)器，輸出給定轉(zhuǎn)矩將給定轉(zhuǎn)矩與實(shí)際轉(zhuǎn)矩Te的偏差經(jīng)過(guò)PI_3調(diào)節(jié)器，輸出作為用于轉(zhuǎn)矩控制的電流q軸分量iq。據(jù)此計(jì)算d-q坐標(biāo)系下d軸、q軸的自感磁鏈；根據(jù)互感磁鏈與自感磁鏈計(jì)算得到定子磁鏈幅值給定。本發(fā)明中的方法簡(jiǎn)便有效，并在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中毋須改變電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)硬件，控制過(guò)程更容易實(shí)現(xiàn)，有效拓寬電機(jī)調(diào)速范圍，降低了電機(jī)生產(chǎn)及控制成本。
【IPC分類】H02P21/14
【公開(kāi)號(hào)】CN105305916
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510644227
【發(fā)明人】魏海峰, 韋漢培, 張懿, 朱學(xué)青
【申請(qǐng)人】江蘇科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年10月8日