一种永磁同步电机恒功率区运行的弱磁控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电机控制领域，特别涉及一种永磁同步电机运行于恒功率区的弱磁控 制方法。
【背景技术】
[0002] 永磁同步电机以其高效率、高功率密度和高转矩惯量比特性在轨道、交通、电力牵 弓丨、电动汽车等要求较高的调速驱动系统中得到了广泛的应用。
[0003] 为了实现永磁同步电机恒功率区运行时的弱磁控制，传统的方法大致可以分为两 个方向，即前馈式开环调节和反馈式闭环调节，前者是基于电机机体本身的数学模型，运行 于恒功率区时，对于弱磁区间的分析判断和调节弱磁电流给定值，依靠电机数学模型公式 进行推导计算，而前馈式开环调节方法的缺陷在于对电机模型参数依赖性较强，算法鲁棒 性一般；反馈式闭环调节方法包括查表法、梯度下降法、最大转矩控制法等，缺陷在于算法 非常复杂，难以实际应用。
[0004] 基于目前状况，本发明人对永磁同步电机运行于恒功率区的弱磁控制进行深入研 究，本案由此产生。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的，在于提供一种永磁同步电机恒功率区运行的弱磁控制方法，其可 有效拓宽电机调速范围，减少永磁同步电机的起动时间，提升电机的工作效率。
[0006] 为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
[0007] -种永磁同步电机恒功率区运行的弱磁控制方法，包括如下步骤：
[0008] (1)比较永磁同步电机的额定转速ωΝ与实际转速ω，若ω > ω 入步骤⑵， 否则结束程序；
[0009] (2)设定互感磁链Φ f;
[0010] ⑶设定d-q坐标系下d轴、q轴的自感磁链Ldid、L qiq;
[0011] ⑷计算d轴分量Φ d= L did+ Φ f，q轴分量Φ q= L丄，从而根据
得到 定子磁链幅值给定值<。
[0012] 上述步骤（2)中，互感磁链Itf以永磁同步电机的生产厂家提供的参数为准。
[0013] 上述步骤（2)中，互感磁链Itf根据
计算，其中，UN 是永磁同步电机的额定相电压峰值，Ud。是额定电压，ω邊额定角速度，fN是额定频率。
[0014] 上述步骤（3)中，d轴电流id的设定方法是：将给定转速ω 与实际转速ω的偏 差输入PI调节器，将输出作为用于励磁控制的d轴电流id。
[0015] 上述步骤⑶中，q轴电流iq的设定方法是：将给定功角δ 与实际功角δ的偏 差输入PI调节器，将输出作为用于转矩控制的q轴电流iq。
[0016] 采用上述方案后，本发明简便有效，并在实现过程中毋须改变电机的内部结构和 控制系统硬件，控制过程更容易实现，有效拓宽电机调速范围，降低了电机生产及控制成 本，提升电机工作效率。
【附图说明】
[0017] 图1是永磁同步电机定子磁链的分析原理图；
[0018] 图2是永磁同步电机的d轴分量、的给定方法图；
[0019] 图3是永磁同步电机的q轴分量iq的给定方法图；
[0020] 图4是本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0021] 以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0022] 结合图1，对定子磁链进行分析，定子磁链L由定子绕组自感产生的自感磁链与 转子永磁体在定子绕组上激励产生的互感磁链两部分组成，在d_q坐标系下，定子磁链Φ s 的分量七，1K计算公式分别是：Φ d= Ldid+ltf，Itq= Lqiq，式中，id、iq分别为d轴、q轴 电流，L d、Lq分别为永磁同步电机d轴、q轴电感，Φ f为互感磁链。其中，当d轴电流为负值 时，可以有效削弱定子磁链的幅值，而互感磁链由永磁同步电机参数决定，因此，可以通过 设定合适的电流值id、iq，从而计算得到适当的定子磁链幅值给定值实现永磁同步电机 在恒功率区的运行控制。
[0023] 基于以上分析，本发明提供一种永磁同步电机恒功率区运行的弱磁控制方法，配 合图4所示，包括如下步骤：
[0024] (1)设定永磁同步电机的额定转速为ωΝ，测量永磁同步电机的实际转速ω，并与 额定转速ω Ν比较，由于仅在实际转速高于额定转速时，永磁同步电机才能运行在恒功率 区，因此首先需确认ω > ωΝ，否则结束程序；
[0025] (2)设定互感磁链若永磁同步电机的生产厂家提供了永磁同步电机参数，则 以提供的参数为准；若没有提供参数，则根据1
计算互感磁 链，其中，Un是永磁同步电机的额定相电压峰值，Ud。是额定电压，ω Ν是额定角速度，fN是额 定频率。
[0026] (3)设定自感磁链：在d-q坐标系下，d轴、q轴的自感磁链分别是Ldi d、Lqiq，其中， Ld、Lq分别为永磁同步电机d轴、q轴电感，为固定值，因此需设定i d、iq，具体来说，将给定 转速Wraf与实际转速ω的偏差输入PI调节器，将输出作为用于励磁控制的d轴电流i d， 将给定功角Sraf与实际功角δ的偏差输入PI调节器，将输出作为用于转矩控制的q轴电 流iq，如图2、图3所示；
[0027] (4)根据步骤⑵、⑶计算得到的互感磁链和自感磁链，计算d轴分量Φ d=
Ldid+ Φ f，q轴分量Φ q= L· qiq，从而根据 得至I」定子磁链幅值给定值 〇
[0028] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本 发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
【主权项】
1. 一种永磁同步电机恒功率区运行的弱磁控制方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 比较永磁同步电机的额定转速ω占实际转速ω，若ω>ω逊入步骤似，否则 结束程序； (2) 设定互感磁链 0)设定d-q坐标系下d轴、q轴的自感磁链Ldid、Lqiq; (4)计算d轴分量Φd=Ldid+Φf，q轴分量Φq=Lqiq，从而根据；得到定子磁链幅值给定值 <八。2. 如权利要求1所述的一种永磁同步电机恒功率区运行的弱磁控制方法，其特征在 于：所述步骤（2)中，互感磁链永磁同步电机的生产厂家提供的参数为准。3. 如权利要求1所述的一种永磁同步电机恒功率区运行的弱磁控制方法，其特征在 于：所述步骤似中，互感磁链根据计算，其中，成是永 磁同步电机的额定相电压峰值，Ud。是额定电压，ωW是额定角速度，fw是额定频率。4. 如权利要求1所述的一种永磁同步电机恒功率区运行的弱磁控制方法，其特征在 于：所述步骤做中，d轴电流id的设定方法是：将给定转速ωuf与实际转速ω的偏差输 入ΡΙ调节器，将输出作为d轴电流id。5. 如权利要求1所述的一种永磁同步电机恒功率区运行的弱磁控制方法，其特征在 于：所述步骤（3)中，q轴电流iq的设定方法是：将给定功角δuf与实际功角δ的偏差输 入ΡΙ调节器，将输出作为q轴电流iq。
【专利摘要】本发明公开一种永磁同步电机恒功率区运行的弱磁控制方法，包括如下步骤：比较永磁同步电机的额定转速与实际转速，若实际转速高于额定转速，根据生产厂家提供的参数或计算互感磁链；将给定转速与实际转速的偏差输入PI调节器，将输出d轴电流，将给定功角与实际功角的偏差输入PI调节器，将输出q轴电流，并据此计算d-q坐标系下d轴、q轴的自感磁链；根据互感磁链与自感磁链计算得到定子磁链幅值给定值。此种弱磁控制方法可有效拓宽电机调速范围，减少永磁同步电机的起动时间，提升电机的工作效率。
【IPC分类】H02P21/14, H02P6/06
【公开号】CN105245135
【申请号】CN201510644129
【发明人】魏海峰, 韦汉培, 张懿, 朱学青
【申请人】江苏科技大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月8日