实现转矩和效率优化的感应电机全速度域电流分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于交流感应电机及其控制技术领域，具体涉及一种多条件限制下的，全 速度域转矩和效率优化的感应电机矢量控制电流分配方法。
【背景技术】
[0002] 交流电机变频调速方法主要包括开环V/f调速和闭环调速，闭环调速又被称为矢 量控制方法，具体包含间接转子磁场定向、直接转子磁场定向、直接定子磁场定向等。其中 间接转子磁场定向由于需要的硬件少，控制性能高而得到广泛的应用。
[0003] 感应电机间接转子磁场定向矢量控制的原理为：将旋转坐标系建立在转子磁场方 向上，并通过该坐标，将定子电流分解为转矩电流和励磁电流分量，实际输出转矩大小与转 矩电流和励磁电流的乘积成线性关系。
[0004] 感应电机矢量控制系统工作区间一般分为三部分：恒转矩区、恒功率区和恒压区。 基速以下运行于恒转矩区，该区域励磁电流保持恒定；基速以上运行则由于速度不断提升， 反电动势不断增大，因此，要求减小励磁电流，实现弱磁控制，该区域又被分为恒功率区和 恒压区，恒功率区随着转速的提升，系统最大输出转矩有所减小，但其功率可以维持为最大 水平；若转矩进一步提升，则由于高速区各种损耗和电机参数变化，输出转矩会进一步减 小，已经无法维持最大功率输出，该区间则被称为恒压区。
[0005] 通常感应电机矢量控制系统对励磁电流给定比较粗糙，在恒转矩区一般设定为额 定电流的30%左右，弱磁区则将励磁电流设定为与速度成反比，转矩电流的最大值则设定 为最大电流限制；近年来出现了电压控制方法，该方法增加了两个新的调节器，算法复杂， 参数选择困难，而且会降低加减速的快速性。因此，目前所存在的电流矢量分配方法存在电 流利用率低，难以实现最大转矩输出，或者实现困难，可靠性差，并且速度快速性降低，这些 问题使得目前的矢量控制电流分配方法难以满足高性能应用场合的需求。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种实现转矩和效率优化的感应电机全速度域电流分配方法，其目的 在于，在满足转矩输出和调速需求的前提下，通过对励磁电流大小进行调整改变感应电机 无功功率的大小，进而达到提高电流利用率和转矩输出能力的目的。
[0007] 为实现本发明技术目的，本发明提供了一种实现转矩和效率优化的感应电机全速 度域电流分配方法，具体为：
【主权项】
1. 一种实现转矩和效率优化的感应电机全速度域电流分配方法，其特征在于，具体 为： 若转子角速度基速，则励磁电流
若转子角速度基速，则励磁电流
若励磁电流ids>额定磁通idsn，则励磁电流ids=idsn; 其中，In为电机额定电流，k为最大电流调整系数，可施加在定子上的最大相电 压，Ls为定子电感，《e为同步角速度，〇为总漏感系数。
2. 根据权利要求1所述的感应电机全速度域电流分配方法，其特征在于，在转子角速 度稳定时，还将励磁电流ids优化为
，若优化后的励磁电流ids<idsmin，则 励磁电流ids =最小励磁电流idsmin。
【专利摘要】本发明公开了一种实现转矩和效率优化的感应电机全速度域电流分配方法，该方法综合考虑了电压限制、电流限制以及电机自身的物理特性限制，在不同速度域分别推导得到转矩和效率优化的励磁电流矢量给定值和转矩电流矢量给定最大值。应用本发明可以大幅提高感应电机驱动系统的电流利用率和效率，提升全速度域转矩输出能力。
【IPC分类】H02P21-14
【公开号】CN104779878
【申请号】CN201510157824
【发明人】刘洋, 尹泉
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月6日