电机在全速范围内的无功电流控制方法及其控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种电机在全速范围内的无功电流控制 方法以及一种电机的控制系统。
【背景技术】
[0002] 随着变频驱动技术越来越普及，如何确保电机在整个调速范围内稳定可靠的运行 就显得至关重要。同时，考虑到开关器件的耐压等级、过流能力的限制、电机的发热问题，需 要保证驱动系统能够在极限电流圆、极限电压圆内运行。
[0003] 对于电机调速性能的改善主要是通过对无功电流的调节来实现的。目前最常用 的方法是设置/〗=()，该方法虽能够保证电机获得最大功率因数、降低驱动系统的容量，但无 法对电机在整个系统中的可靠运行提供支持，尤其是电机运行于低速重载情况下，若采用 <=()的控制方法，极易产生过流现象，不能够确保系统运行在极限电流圆内。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷。
[0005] 为此，本发明的一个目的在于提出了 一种电机在全速范围内的无功电流控制方 法，通过检测电机的转子速度来控制电机以不同的控制模式运行，从而可确保电机系统在 全速范围内能够稳定运行。
[0006] 本发明的另一个目的在于提出了一种电机的控制系统。
[0007] 为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种电机在全速范围内的无功电流 控制方法，所述无功电流控制方法包括以下步骤：检测电机的转子速度；当所述转子速度 小于第一预设速度时，控制所述电机以最大转矩电流比MTPA控制模式运行，并获取所述 MTPA控制模式下所述电机的无功电流；当所述转子速度大于等于所述第一预设速度且小 于等于第二预设速度时，控制所述电机以弱磁控制模式运行，并获取所述弱磁控制模式下 所述电机的无功电流；当所述转子速度大于所述第二预设速度时，控制所述电机以最大转 矩电压比MTPV控制模式运行，并获取所述MTPV控制模式下所述电机的无功电流；以及分别 根据所述MTPA控制模式下所述电机的无功电流、所述弱磁控制模式下所述电机的无功电 流和所述MTPV控制模式下所述电机的无功电流对所述电机进行控制。
[0008] 根据本发明实施例的电机在全速范围内的无功电流控制方法，通过检测电机的转 子速度，并根据电机的转子速度与第一预设速度、第二预设速度进行比较，控制电机运行在 相应的最大转矩电流比MTPA控制模式、弱磁控制模式或最大转矩电压比MTPV控制模式 下，并获取上述三种模式下对应电机的无功电流，最后分别根据最大转矩电流比MTPA控制 模式、弱磁控制模式以及最大转矩电压比MTPV控制模式下的无功电流对电机进行控制，以 调节电机的速度。因此，本发明实施例的电机在全速范围内的无功电流控制方法通过检测 电机的转子速度来控制电机以不同的控制模式运行，保证电机能够在极限电流圆、极限电 压圆内运行，从而实现电机全速范围内的稳定可靠地运行，并且在电机运行于低速重载的 情况下采用MTPA控制模式，通过最小定子电流获取最大转矩，保证电流限制在极限电流圆 内，避免了过流现象的产生，同时将电机、逆变器的损耗降至最低，提高了电机的效率；随着 速度的增加，采用具有抗饱和能力的弱磁控制模式，确保电机在高速范围内的稳定运行；当 电机的速度达到临界值即转子速度大于第二预设速度时，采用MTPV控制模式，保证电机运 行在极限电流圆内，同时解决了速度环和电流环控制失效问题，最终保证了电机系统在整 个速度范围内运行的稳定性和可靠性，提高了电压、电流的利用率，扩展了电机的速度调节 范围。
[0009] 根据本发明的一个实施例，所述MTPA控制模式下所述电机的无功电流根据以下 公式获取，
[0010]
【主权项】
1. 一种电机在全速范围内的无功电流控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 检测电机的转子速度； 当所述转子速度小于第一预设速度时，控制所述电机以最大转矩电流比MTPA控制模 式运行，并获取所述MTPA控制模式下所述电机的无功电流； 当所述转子速度大于等于所述第一预设速度且小于等于第二预设速度时，控制所述电 机以弱磁控制模式运行，并获取所述弱磁控制模式下所述电机的无功电流，其中，所述第二 预设速度大于所述第一预设速度； 当所述转子速度大于所述第二预设速度时，控制所述电机以最大转矩电压比MTPV控 制模式运行，并获取所述MTPV控制模式下所述电机的无功电流；以及 分别根据所述MTPA控制模式下所述电机的无功电流、所述弱磁控制模式下所述电机 的无功电流和所述MTPV控制模式下所述电机的无功电流对所述电机进行控制。
2. 如权利要求1所述的电机在全速范围内的无功电流控制方法，其特征在于，所述 MTPA控制模式下所述电机的无功电流根据以下公式获取：
其中，?为所述MTPA控制模式下所述电机的无功电流成为所述电机的反电动势，Lq为 所述电机的q轴电感，Ld为所述电机的d轴电感，ζ.为所述电机的q轴电流。
3. 如权利要求1所述的电机在全速范围内的无功电流控制方法，其特征在于，所述弱 磁控制模式下所述电机的无功电流根据以下公式获取：
其中，?为所述弱磁控制模式下所述电机的无功电流，Ke为所述电机的反电动势，Lq为 所述电机的q轴电感，Ld为所述电机的d轴电感，< 为所述电机的q轴电流，< 为所述电机 的d轴电压、<为所述电机的q轴电压，Vs _为所述电机的相电压的最大值，K 5为比例系 数，Ki积分系数。
4. 如权利要求1所述的电机在全速范围内的无功电流控制方法，其特征在于，所述 MTPV控制模式下所述电机的无功电流根据以下公式获取：
其中，?为所述MTPV控制模式下所述电机的无功电流，Ke为所述电机的反电动势，LA 所述电机的d轴电感，Kv为所述MTPV控制模式下的调节系数，并且O < K ν< 1。
5. 如权利要求4所述的电机在全速范围内的无功电流控制方法，其特征在于，在控制 所述电机以所述MTPV控制模式运行时，还包括： 对所述电机的有功电流进行补偿。
6. 如权利要求5所述的电机在全速范围内的无功电流控制方法，其特征在于，对所述 电机的有功电流进行补偿的有功补偿电流根据以下公式计算：
其中，Λ 为所述有功补偿电流，i s max为所述电机的相电流的最大值，K为有功电流补 偿系数，Ke为所述电机的反电动势，L d为所述电机的d轴电感。
7. 如权利要求1所述的电机在全速范围内的无功电流控制方法，其特征在于，所述电 机为无限速度驱动型电机。
8. 如权利要求7所述的电机在全速范围内的无功电流控制方法，其特征在于，当所述 电机为所述无限速度驱动型电机时，所述电机的极限电压圆的椭圆圆心在所述电机的极限 电流圆的椭圆内。
9. 一种电机的控制系统，其特征在于，执行如权利要求1-8中任一项所述的电机在全 速范围内的无功电流控制方法。
【专利摘要】本发明公开了一种电机在全速范围内的无功电流控制方法，包括以下步骤：检测电机的转子速度；根据电机的转子速度与第一、第二预设速度进行比较，控制电机以不同控制模式运行，包括最大转矩电流比MTPA控制模式、弱磁控制模式以及最大转矩电压比MTPV控制模式，并获取每一个控制模式下电机的无功电流；然后分别根据上述三种控制模式下获取的电机的无功电流对电机进行控制。该无功电流控制方法确保了电机系统在全速范围内能够稳定运行，提高了电压、电流的利用率，扩展了速度调节范围。本发明还公开了一种电机的控制系统。
【IPC分类】H02P21-00
【公开号】CN104539208
【申请号】CN201410746188
【发明人】陈毅东
【申请人】广东美的制冷设备有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月8日