永磁同步电机及永磁同步电机的控制方法、控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机的控制方法、一种永磁同 步电机的控制装置以及一种永磁同步电机。
【背景技术】
[0002] 随着用户对机电产品节能性要求的提升，效率更高的变频电机驱动器得到了越来 越广泛的应用。
[0003] 通常，变频电机驱动器的直流母线电压处于稳定状态，逆变部分与输入交流电压 如电网电压相对独立，从而使逆变部分的控制无需考虑输入交流电压的瞬时变化，便于控 制方法的实现。为了保证直流母线电压处于稳定状态，通常会配备有容值较大的电解电容， 但这会导致变频电机驱动器体积变大，成本增高，而且电解电容的使用寿命有限，从而降低 了变频电机驱动器的使用寿命。
[0004] 相关技术中，采用容值为20uF的薄膜电容来代替直流母线侧容值较大的电解电 容，即采用无电解电容驱动器，通过控制电机的瞬时功率与输入交流电压的形状匹配实现 电机的控制。
[0005] 由于无电解电容驱动器具有成本低，使用寿命长等优点，目前已得到广泛应用。但 在无电解电容驱动器中，由于直流母线电压随电网电压而波动，并且在直流母线电压的波 谷处，由于直流母线电压较低而无法为电机提供能量，尤其是当直流母线电压低于电机的 等效反电动势时，将使电机处于发电状态，从而使直流母线电压和输入电流产生谐波，使控 制器工作在不稳定状态。
【发明内容】
[0006] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的 一个目的在于提出一种永磁同步电机的控制方法，能够有效保证永磁同步电机在整个电源 周期都工作在电动状态。
[0007] 本发明的另一个目的在于提出一种永磁同步电机的控制装置。本发明的又一个目 的在于提出一种永磁同步电机。
[0008] 为了实现上述目的，本发明一方面实施例提出了一种永磁同步电机的控制方法， 包括以下步骤：在电机的运行过程中，根据所述电机的d轴电流iJPq轴电流i5计算所述 电机的电压矢量V1;通过控制所述q轴电流i5为0以根据所述电机的电压矢量Vi获取所 述电机的电压矢量的最小值￥1111;判断所述最小值Vlm是否大于等于直流母线电压Vd。的^ 倍；以及如果所述最小值Vlm大于等于直流母线电压Vd。的|倍，则控制驱动器向所述电机 输出的有功分量为零。
[0009] 根据本发明实施例的永磁同步电机的控制方法，在电机的运行过程中，首先根据 电机的d轴电流id和q轴电流iq计算电机的电压矢量Vi，并通过控制q轴电流为0以根 据电机的电压矢量％获取电机的电压矢量的最小值Vlm，然后判断最小值Vlm是否大于等于 直流母线电压Vd。的+倍，如果最小值Vlm大于等于直流母线电压Vd。的^倍，则控制驱动 器向电机输出的有功分量为零，以保证永磁同步电机在整个电源周期都工作在电动状态。
[0010] 根据本发明的一个实施例，根据以下公式计算所述最小值vlm:
[0011]
[0012] 其中，Rs为所述电机的定子电阻，Ld为所述电机的d轴电感，Aaf为所述电机的转 子永磁体磁链，为所述电机的电角速度。
[0013] 根据本发明的一个实施例，在所述电机的整个电源周期内，所述最小值vlm与所述 直流母线电压的最小值之间满足以下关系式，以使所述电机在所述整个电源周期内处于电 动状态?
[0014]
[0015] 其中，V2m为所述直流母线电压的最小值，AV为预设的电压裕量且大于0。
[0016] 根据本发明的一个实施例，所述驱动器为无电解电容驱动器。
[0017] 为了实现上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种永磁同步电机的控制装 置，包括：驱动器，所述驱动器的正输入端与直流母线正极端相连，所述驱动器的负输入端 与直流母线负极端相连，所述驱动器的三相输出端与电机相连；以及控制器，所述控制器在 电机的运行过程中根据所述电机的d轴电流iJPq轴电流iq计算所述电机的电压矢量Vi， 并通过控制所述q轴电流^为〇以根据所述电机的电压矢量Vi获取所述电机的电压矢量 的最小值Vlm，以及判断所述最小值Vlm是否大于等于直流母线电压Vd。的^倍，其中，如果 所述最小值Vlm大于等于直流母线电压Vd。的^倍，所述控制器则控制所述驱动器向所述 电机输出的有功分量为零。
[0018] 根据本发明实施例的永磁同步电机的控制装置，控制器在电机的运行过程中根据 电机的d轴电流idPq轴电流i^计算电机的电压矢量Vi，并通过控制q轴电流iq为0以 根据电机的电压矢量％获取电机的电压矢量的最小值Vlm，以及判断最小值Vlm是否大于等 于直流母线电压Vd。的^倍，其中，如果最小值Vlm大于等于直流母线电压Vd。的^倍，控 制器则控制驱动器向电机输出的有功分量为零，以保证永磁同步电机在整个电源周期都工 作在电动状态。
[0019] 根据本发明的一个实施例，所述控制器根据以下公式计算所述最小值vlm:
[0020]
[0021] 其中，Rs为所述电机的定子电阻，Ld为所述电机的d轴电感，Aaf为所述电机的转 子永磁体磁链，为所述电机的电角速度。
[0022] 根据本发明的一个实施例，在所述电机的整个电源周期内，所述最小值Vlm与所述 直流母线电压的最小值之间满足以下关系式，以使所述电机在所述整个电源周期内处于电 动状态：
[0023]
[0024] 其中，V2m为所述直流母线电压的最小值，AV为预设的电压裕量且大于0。
[0025] 根据本发明的一个实施例，所述驱动器为无电解电容驱动器。
[0026] 此外，本发明的实施例还提出了一种永磁同步电机，其包括上述的永磁同步电机 的控制装置。
[0027] 该永磁同步电机通过上述的永磁同步电机的控制装置，能够有效保证永磁同步电 机在整个电源周期都工作在电动状态。
【附图说明】
[0028] 图1是根据本发明实施例的永磁同步电机的控制方法的流程图。
[0029] 图2是根据本发明一个实施例的永磁同步电机的等效电路示意图。
[0030] 图3是根据本发明一个实施例的直流母线电压的最小值V2m小于电机的电压矢量 的最小值vlm时的波形图。
[0031] 图4是根据本发明一个实施例的直流母线电压的最小值V2m大于电机的电压矢量 的最小值vlm时的波形图。
[0032] 图5是根据本发明一个实施例的永磁同步电机的控制装置的示意图。
【具体实施方式】
[0033] 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。
[0034] 下面参考附图描述本发明实施例的永磁同步电机的控制方法、永磁同步电机的控 制装置以及永磁同步电机。
[0035] 图1是根据本发明实施例的永磁同步电机的控制方法的流程图。如图1所示，永 磁同步电机的控制方法包括以下步骤：
[0036] S1，在电机的运行过程中，根据电机的d轴电流id和q轴电流i，计算电机的电压 矢量Vi。
[0037] S2,通过控制q轴电流、为0以根据电机的电压矢量Vi获取电机的电压矢量的最 小值Vlm。需要说明的是，电机的电压矢量的最小值Vlm是指电机的电压矢量的幅值的最小 值。
[0038] 根据本发明的一个实施例，根据下述公式（1)计算最小值Vlm:
[0039]
⑴
[0040]其中，Rs为电机的定子电阻，Ld为电机的d轴电感，Aaf为电机的转子永磁体磁链， 、为电机的电角速度。
[0041] S3,判断最小值Vlm是否大于等于直流母线电压Vd。的^倍。
[0042]S4,如果最小值Vlm大于等于直流母线电压Vd。的|倍，则控制驱动器向电机输出 的有功分量为零。
[0043] 根据本发明的一个实施例，在电机的整个电源周期内，最小值Vlm与直流母线电压 的最小值之间满足下述关系式（2)，以使电机在整个电源周期内处于电动状态：
[0044]
(2)
[0045] 其中，V2m为直流母线电压的最小值，A V为预设的电压裕量且大于0。
[0046] 根据本发明的一个实施例，驱动器为无电解电容驱动器。
[0047] 具体地，如图2所示，当驱动器为无电解电容驱动器时，在无电解电容驱动器（如 直流母线电容C的容值为20yF)中，由于直流母线侧不具有大电解电容使直流母线电压Vd。 保持稳定，因此直流母线电压Vd。将随着电网电压的波动而波动，并且直流母线电压Vd。的 波动频率为电网频率的2倍，例如，当电网频率为50Hz时，直流母线电压Vd。的波动频率为 100Hz〇
[0048] 与直流母线侧有大电解电容驱动器相比，由于直流母线电压Vd。存在波动，使得直 流母线侧提供的功率也存在波动，因此，在直流母线电压Vd。的波谷处，无电解电容驱动器 无法为永磁同步电机提供能量，当永磁同步电机的等效反