一种混合励磁同步电机恒磁链控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电气传动技术领域，涉及一种恒磁链策略，特别是涉及一种混合励磁 同步电机控制方法。
【背景技术】
[0002] 混合励磁同步电机是在永磁同步与电励磁同步电机的基础上发展起来的一种宽 调速电机，其主要目的是为了解决永磁同步电机气隙磁场难以调节的问题。混合励磁同步 电机具有两种励磁源，一种是永磁体，另一种是电励磁，永磁体产生的磁势为主磁势，励磁 绕组产生的磁势为辅磁势。这种电机结合了永磁同步与电励磁同步电机的优点，两种励磁 源在电机气隙中相互作用产生主磁通，当电励磁线圈通入正向的励磁电流时，产生正向电 磁转矩而增大了电机转矩；反之，当电励磁线圈通入反向励磁电流时，则产生反向磁场削弱 气隙磁场达到弱磁升速的目的，从而拓宽了电机的调速范围。
[0003] 目前，国内外对于混合励磁同步电机控制方法及驱动系统研宄较少，相关资料也 不是很多。基本可以归为两类，一类是id=〇控制，另一类为弱磁控制。上述两类控制方法 的优点是简单方便，恒功率运行范围宽；缺点是存在功率因数降低，端电压升高等问题。而 国内外对于混合励磁同步电机恒磁链控制的研宄基本处于空白状态。
【发明内容】
[0004] 技术问题：本发明针对现有技术之不足，在分析现有混合励磁同步电机控制方法 的基础上，提出了 一种混合励磁同步电机恒磁链控制方法。
[0005] 技术方案：本发明的混合励磁同步电机恒磁链控制方法，包括以下步骤：
[0006] (1)从电机主电路采集相电流ia、ib和励磁电流i f，对电机进行初始位置检测，从 电机编码器上采集信号，送入控制器进行处理，得出转速n和转子位置角0 ;
[0007] (2)将采集的相电流ia、ib经跟随、滤波、偏置和A/D转换，然后进行帕克变换，得 到两相旋转坐标系下的定子d轴电流iJP q轴电流i q;
[0008] (3)用给定转速n#减去编码器实测转速n，将得到的转速偏差An输入速度调节 器经比例积分运算后得到转矩参考值7；，将转矩参考值2：、母线电压U d。、定子d轴电压ud、 定子q轴电压uq、实测转速n和给定转速nit入电流分配器，根据转速判断电机运行区间： 当实际转速大于额定转速时，则混合励磁同步电机运行于低速区，进入步骤4)，否则，混合 励磁同步电机运行于高速区，进入步骤5);
[0009] (4)判断负载转矩是否满足T N，其中IY为负载转矩、T N为额定转矩；
[0010] 当K TN时，i ft6f= 0,电流分配器按照如下电流分配方案输出电流：
【主权项】
1. 一种混合励磁同步电机恒磁链控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： (1) 从电机主电路采集相电流ia、ib和励磁电流i f，对电机进行初始位置检测，从电机 编码器上采集信号，送入控制器进行处理，得出转速η和转子位置角Θ ; (2) 将采集的相电流ia、ib经跟随、滤波、偏置和A/D转换，然后进行帕克变换，得到两 相旋转坐标系下的定子d轴电流idP q轴电流i (3) 用给定转速n#减去编码器实测转速n，将得到的转速偏差Λ η输入速度调节器经 比例积分运算后得到转矩参考值7：，将转矩参考值7：、母线电压Ud。、定子d轴电压Ud、定子 q轴电压IV实测转速η和给定转速nit入电流分配器，根据转速判断电机运行区间：当实 际转速大于额定转速时，则混合励磁同步电机运行于低速区，进入步骤4)，否则，混合励磁 同步电机运行于高速区，进入步骤5); (4) 判断负载转矩是否满足T N，其中IY为负载转矩、T N为额定转矩； 当K Tn时，i &ε?= 0,电流分配器按照如下电流分配方案输出电流：
.电流分配器按照如下电流分配方 案输出电流：
其中，1<^为d轴电流参考值，i _为q轴电流参考值，i fraf为励磁绕组电流参考值； ^为永磁体磁链，P为电机极对数；i @为q轴电流额定值，L d、Lq分别为定子绕组d轴和q 轴电感，MfS电枢绕组与励磁绕组之间的互感，T 为电磁转矩参考值； (5) 第1个阶段继续保持idMf= 0,采用恒磁链控制进行弱磁，电流分配器按照如下电 流分配方案输出电流：
当励磁电流达到额定值后，第2个阶段继续采用d轴电流进行弱磁，电流分配器按照如 下电流分配方案输出电流：
其中，ΦΜ。= Φ m+MfifN，iffl为励磁电流额定值； (6)用电流分配器所产生的d轴电流参考值idMf减去所述步骤（2)中的d轴电流i ^导 到d轴电流偏差Λ id，用q轴电流减去所述步骤⑵中的q轴电流i q得到q轴电流偏 差Aiq，将d轴电流偏差Aid输入d轴电流调节器进行比例积分运算，得到 q轴电流偏差Λ i,输入q轴电流调节器进行比例积分运算，得到q轴电压U ,，然后对所述d 轴电压叫和q轴电压u ,共同进行旋转正交-静止两相变换后，得到静止两相坐标系下α 轴电压1和β轴电压u ρ，将所述α轴电压Uc^P β轴电压u e输入脉冲宽度调制模块， 运算输出6路脉冲宽度调制信号，驱动主功率变换器； 同时将步骤（1)中采集的励磁电流if，经跟随、滤波、偏置与A/D转换后和励磁电流参 考值ifMf-起送入直流励磁脉宽调制模块，运算输出4路脉冲宽度调制信号来驱动励磁功 率变换器。
2.根据权利要求1所述的混合励磁同步电机恒磁链控制方法，其特征在于，所述步骤 6)中的脉冲宽度调制模块为空间矢量脉冲宽度调制模块。
【专利摘要】本发明公开了一种混合励磁同步电机恒磁链控制方法，通过控制d轴、q轴和励磁电流if，保持气隙合成磁链不变。电机运行于低速区，当负载转矩小于额定转矩时，励磁电流if为0，通过控制d轴、q轴电流使气隙磁链恒定；当负载转矩大于额定转矩时，通过d轴、q轴和励磁电流if的控制使气隙磁链恒定；电机运行于高速区时，首先保持id＝0，通过q轴和励磁电流if协调控制气隙磁链恒定；当励磁电流if达到额定值时，通过d轴、q轴协调控制使气隙磁链恒定。混合励磁同步电机恒磁链控制方法使输出转矩的极值比单位功率因数控制大得多，这种控制方法一定程度上解决了功率因数降低和端电压升高问题，在大容量、高速电机领域有一定的应用前景。
【IPC分类】H02P21-00
【公开号】CN104682806
【申请号】CN201510053693
【发明人】林明耀, 赵纪龙
【申请人】东南大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月2日