一种异步电机控制方法
【专利摘要】本发明提出了一种异步电机控制方法，包括如下步骤：S1，根据给定的定子电流和临界定子电流，判断异步电机工作于磁通未饱和阶段或者磁通饱和阶段；S2，获取所述异步电机的电磁转矩最大点时的第一转差率；控制所述异步电机在磁通未饱和阶段以所述第一转差率工作；S3：计算异步电机磁通饱和阶段的第二转差率；控制所述异步电机在磁通饱和阶段以所述第二转差率工作。本发明在轻载小扭矩下，动态调整励磁电流，使励磁电流和转子电流的配比在一个最大扭矩点上，同时该最大扭矩基本上也是电磁转矩最佳点，从而提高了能量的利用率，即提高小扭矩下电机的效率。特别是在实际城市的拥堵的车况中，可以很大程度节省电源能耗。
【专利说明】一种异步电机控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电机控制【技术领域】，特别涉及一种异步电机控制方法。
【背景技术】
[0002] 异步电动机又称感应电动机，是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产 生电磁转矩，从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。
[0003] 现有的异步电机调速系统正应用在越来越多领域。一般来说，这些驱动系统都要 求同时具有足够宽的调速范围和快速转矩响应。但对于某些设备来说，例如电动汽车的电 机驱动，能量的利用效率就显得特别重要的，因此提高能量利用率就成为电动车领域的一 个重要延伸。
[0004] 车用异步电机控制技术主要有矢量控制技术和直接转矩控制技术。在传统的矢量 控制方法和直接转矩控制方法中，励磁电流给定通常是恒定值，而不考虑随着负载的变化 对励磁进行调整。这种情况在轻载小扭矩下，会导致电机的效率出现很大程度的下降。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
[0006] 为此，本发明的目的在于提出一种异步电机控制方法。
[0007] 为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种异步电机控制方法，包括如下步 骤：
[0008] S1，根据给定的定子电流和临界定子电流，判断异步电机工作于磁通未饱和阶段 或者磁通饱和阶段，如果所述异步电机工作于所述磁通未饱和阶段，则执行步骤S2,如果所 述异步电机工作于磁通饱和阶段，则执行步骤S3 ;
[0009] S2,获取异步电机的铁损、励磁感抗、转子电阻、转子感抗和定子电流；
[0010] 根据所述铁损、励磁感抗、转子电阻、转子感抗和定子电流实时计算所述异步电机 的电磁转矩；
[0011] 计算所述异步电机的电磁转矩最大点时的第一转差率；
[0012] 控制所述异步电机在磁通未饱和阶段以所述第一转差率工作；
[0013] S3 :检测所述异步电机由磁通未饱和阶段进入到磁通饱和阶段的临界点时的励磁 电流和定子电流，其中，所述励磁电流恒定；
[0014] 检测异步电机的励磁感抗、转子电阻、转子感抗；
[0015] 根据所述励磁电流、定子电流、励磁感抗、转子电阻、转子感抗，计算异步电机磁通 饱和阶段的第二转差率；
[0016] 控制所述异步电机在磁通饱和阶段以所述第二转差率工作。
[0017] 在本发明的一个实施例中，在磁通未饱和阶段，根据所述铁损、励磁感抗、转子电 阻、转子感抗和定子电流计算所述异步电机的电磁转矩： x _3np R2m + R2
[0018] Te - 〇 ω1 (Rm+v)2 + (Xm + X2)2 s
[0019] 其中，np为磁极对数，ωι为角速度，Rm为铁损，x m为励磁感抗，R2为转子电阻，x2 为转子感抗，L为定子电流，s为转差率。
[0020] 在本发明的又一个实施例中，根据电磁转矩公式计算电磁转矩最大点时转差率s 为第一转差率Sm : _ ^2
[0021] Sml - + (Xm + X2)2
[0022] 其中，sml为第一转差率，Rm为铁损，Xm励磁感抗，R 2为转子电阻，X2为转子感抗。
[0023] 在本发明的另一个实施例中，所述第二转差率为： (-^)2 - 1R2 J 10
[0024] S = (Xm+X2)2-(-)2Xl i 丨。
[0025] 其中，s为第二转差率，L为定子电流，Γ ^为异步电机由磁通未饱和阶段进入到 磁通饱和阶段的临界点时的励磁电流，R2为转子电阻，Xm为励磁感抗，X 2为转子感抗。
[0026] 在本发明的再一个实施例中，根据所述转子电阻和转子感抗，计算磁通饱和阶段， 恒磁通转差率为： R2
[0027] Sm2 =-
[0028] 其中，sm2为恒磁通转差率，R2为转子电阻，X 2为转子感抗。
[0029] 在本发明的一个实施例中，所述异步电机在磁通饱和阶段的转差率位于第一转差 率sml和恒磁通转差率s m2之间。
[0030] 在本发明的又一个实施例中，异步电机控制方法应用于车用异步电机的控制中。
[0031] 根据本发明实施例的异步电机控制方法，在轻载小扭矩下，动态调整励磁电流，使 励磁电流和转子电流的配比在一个最大扭矩点上，同时该最大扭矩基本上也是电磁转矩最 佳点，从而提高了能量的利用率，即提高小扭矩下电机的效率。特别是在实际城市的拥堵的 车况中，可以很大程度节省电源能耗。
[0032] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0033] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中 ：
[0034] 图1为异步电机T型等效电路；
[0035] 图2为根据本发明实施例的异步电机控制方法的流程图；
[0036] 图3为根据本发明实施例的计算异步电机在磁通未饱和阶段的转差率的流程图；
[0037] 图4为根据本发明实施例的计算异步电机在磁通饱和阶段的转差率的流程图。
【具体实施方式】
[0038] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0039] 下面首先参考图1对异步电机T型等效电路进行介绍，以便于后续对本发明的异 步电机控制方法进行描述。
[0040] 首先对图1中涉及的各个电路符号进行说明。Ui为相电压、Ei为定子侧感应电动 势、E 2为转子侧感应电动势、L为励磁电流、Ii为定子电流、12为转子电流、Ri为定子电阻、 R2为转子电阻、Rm为铁损、Xi为定子感抗、X2为转子感抗、I m为互感、S为转差率、Xm励磁感 抗。
[0041] 如图1所示，定子电流^被分为两条支路，一条为励磁电流L，另一条为转子电流 12。在固定的、和"下，可以得到固定的第一个电磁转矩。参考图1，当转差率S变化时， 转子侧的阻抗就发生变化，这时同样的定子电流Ii，就发生二次再分配，得到第二个1〇和 1 2，进而得到第二个电磁转矩。所以，当定子电流Ii不变的情况下，通过不断地改变转差率 S时，可以得到不同的电磁转矩。需要说明的是，通常电磁转矩的最大点与电机效率的最高 点很接近，因此，寻找转矩最大点可以代替寻找效率最高点，即找到了电磁转矩最大点，也 就找到了电机效率最1?点，寻找和S的关系成了关键。
[0042] 下面参考图2至图4对本发明实施例的异步电机控制方法进行描述。特别需要说 明的是，本发明提供的异步电机控制方法可以应用于车用异步电机的控制中。
[0043] 如图2所示，本发明实施例的异步电机控制方法，包括如下步骤：
[0044] 步骤S1，据给定的定子电流和临界定子电流，判断异步电机工作于磁通未饱和阶 段或者磁通饱和阶段，如果所述异步电机工作于所述磁通未饱和阶段，则执行步骤S2,如果 所述异步电机工作于磁通饱和阶段，则执行步骤S3。
[0045] 具体来说，定子电流是给定的值，即定子电流是实时变化的值，其变化规则是给定 的。例如，当司机踩下油门踏板时，则将油门踏板的开度与定子电流相对应，即根据油门踏 板的开度实时调整定子电流的大小。
[0046] 临界定子电流通过以下方式配置：首先计算出磁通未饱和阶段的转差率，然后定 子电流从励磁电流逐渐增大，同时调整转差率，如果电磁转矩最大转矩点的转差率大于磁 通未饱和阶段的转差率，则将此时的定子电流配置为临界定子电流。当定子电流低于临界 定子电流，则判断异步电机工作于磁通未饱和阶段，执行步骤S2。当定子电流等于或高于临 界定子电流，则判断异步电机工作于磁通饱和阶段，执行步骤S3。
[0047] 图3为根据本发明实施例的计算异步电机在磁通未饱和阶段的转差率的流程图。
[0048] 步骤S2,计算异步电机在磁通未饱和阶段的转差率。
[0049] 步骤S21，获取异步电机的铁损、励磁感抗、转子电阻、转子感抗和定子电流。
[0050] 其中，铁损、励磁感抗、转子电阻、转子感抗均为异步电机的固有配置参数，可以直 接获取。定子电流为预先给定值，参考上述描述。
[0051] 步骤S22,根据所述铁损、励磁感抗、转子电阻、转子感抗和定子电流计算所述异步 电机的电磁转矩。
[0052] 令
【权利要求】
1. 一种异步电机控制方法，其特征在于，包括如下步骤： S1，根据给定的定子电流和临界定子电流，判断异步电机工作于磁通未饱和阶段或者 磁通饱和阶段，如果所述异步电机工作于所述磁通未饱和阶段，则执行步骤S2,如果所述异 步电机工作于磁通饱和阶段，则执行步骤S3 ; S2,获取异步电机的铁损、励磁感抗、转子电阻、转子感抗和定子电流； 根据所述铁损、励磁感抗、转子电阻、转子感抗和定子电流实时计算所述异步电机的电 磁转矩； 计算所述异步电机的电磁转矩最大点时的第一转差率； 控制所述异步电机在磁通未饱和阶段以所述第一转差率工作； S3 :检测所述异步电机由磁通未饱和阶段进入到磁通饱和阶段的临界点时的励磁电流 和定子电流，其中，所述励磁电流恒定； 检测异步电机的励磁感抗、转子电阻、转子感抗； 根据所述励磁电流、定子电流、励磁感抗、转子电阻、转子感抗，计算异步电机磁通饱和 阶段的第二转差率； 控制所述异步电机在磁通饱和阶段以所述第二转差率工作。
2. 如权利要求1所述的异步电机控制方法，其特征在于，在磁通未饱和阶段，根据所述 铁损、励磁感抗、转子电阻、转子感抗和定子电流计算所述异步电机的电磁转矩：
其中，np为磁极对数，
为角速度，Rm为铁损，Xm为励磁感抗，R 2为转子电阻，X2为转 子感抗，L为定子电流，s为转差率。
3. 如权利要求2所述的异步电机控制方法，其特征在于，根据电磁转矩公式计算电磁 转矩最大点时转差率s为第一转差率sml :
其中，sml为第一转差率，Rm为铁损，Xm励磁感抗，R2为转子电阻，X 2为转子感抗。
4. 如权利要求1所述的异步电机控制方法，其特征在于，所述第二转差率为：
其中，s为第二转差率，L为定子电流，Γ ^为异步电机由磁通未饱和阶段进入到磁通 饱和阶段的临界点时的励磁电流，R2为转子电阻，Xm为励磁感抗，X2为转子感抗。
5. 如权利要求4所述的异步电机控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：根据所述转 子电阻和转子感抗，计算磁通饱和阶段，恒磁通转差率为：
其中，sm2为恒磁通转差率，R2为转子电阻，x2为转子感抗。
6. 如权利要求5所述的异步电机控制方法，其特征在于，所述异步电机在磁通饱和阶 段的转差率位于第一转差率sml和恒磁通转差率s m2之间。
7. 如权利要求1-6任一项所述的异步电机控制方法，其特征在于，所述异步电机控制 方法应用于车用异步电机的控制中。
【文档编号】H02P23/14GK104158466SQ201410394919
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月12日 优先权日:2014年8月12日
【发明者】关庆斌, 林尚俊, 贾建, 刘茂国 申请人:北京中瑞蓝科电动汽车技术有限公司