专利名称：永磁同步电机的弱磁控制方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及永磁同步电机技术，尤其涉及永磁同步电机的弱磁控制方法和装置。
背景技术：
近年来，随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电动机得以迅速的推广应用。永磁同步电动机具有体积小，损耗低，效率高等优点，在节约能源和环境保护日益受到重视的今天，对其研究就显得非常必要。永磁同步电机的矢量控制技术可以使永磁同步电机获得很好的瞬态响应特性，实现对负载扰动和给定值变化的快速响应，因此获得了广泛的应用。永磁同步电机的矢量控制技术是将实际的三相定子电流等效为转子坐标系下的d轴电流的实际值isd和q轴电流的实际值isq，并根据上述方法获得d轴电流的给定值和q轴电流的给定值iS(；，经过解耦控制，即通过PI调节使得isd = isd*> isq = is；,并采用isd = isd*> isq = is；时的电压作为输出电压信号us。输出电压信号Us具有两个分量，分别为Ustl和usd。在控制上，对Ustl和 Usd进行空间矢量脉宽调制，使用调制后得到的开关信号控制牵引逆变器工作，将直流电源逆变为三相交流电输入到永磁同步电机，驱动永磁同步电机运行，从而实现对永磁同步电机的矢量控制。在永磁同步电机的矢量控制过程中，牵引逆变器提供给电机的电压需要大于电机的反电势才能使电机正常的运行。其中，电机的反电势与电机的磁场和转速成正比。当电机从零速启动时，电机的反电势很小，因而需要牵引逆变器提供给电机的电压也很小。随着电机速度的不断提高，电机的反电势也随着转速的提高而提高，牵引逆变器为了维持电机的正常运转所需要的电压也随之提高。当电机转速提高到一定值时，牵引逆变器提供给电机的电压会达到其最大值。这时，如果希望进一步提高电机转速，可以通过降低电机的反电势达到。降低电机的反电势可以通过减小电机磁场的方式进行，也即对电机进行弱磁控制。现有技术可以通过增大d轴电流来降低电机的反电势，从而达到弱磁扩速的目的。其中，q轴电流的给定值iS(；和d轴电流的给定值是通过
图1所示的方式获得的。 图1为现有技术中弱磁控制方法的框图，如图1所示，d轴电流的给定值由两部分组成， 一部分为初始给定值is/，另一部分为调节值Δ isd。其中初始给定值“/是根据给定电流控制信号i/和转子的理论角速度信号ω*计算得到的，调节值Aisd是根据电机的实际输出电压信号Us和牵引逆变器的直流母线电压值Vd。经过PI调节确定的。由上述现有技术的弱磁控制方法可知q轴电流的给定值iS(；是由给定电流控制信号i/和上述获得的d轴电流的给定值is/共同决定的。而上述获得d轴电流的给定值
和q轴电流的给定值iS(；的方式与电机的转矩没有直接的关系，因此，现有技术中对于 d轴电流和q轴电流的调节很有可能会导致电机的转矩不稳定、鲁棒性差等问题。
发明内容
本发明提供一种永磁同步电机的弱磁控制方法和装置，用以解决现有技术中的缺陷，实现了简单而方便地调节d轴电流和q轴电流，达到最优弱磁控制，实现永磁同步电机在弱磁区的稳定运行，达到永磁同步电机弱磁扩速的目的。本发明提供了一种永磁同步电机的弱磁控制方法，通过调节等效于转子坐标系下的d轴电流的给定值和q轴电流的给定值以减小所述永磁同步电机的反电势，所述等效于转子坐标系下的d轴电流的给定值和q轴电流的给定值采用如下方法获得将转子的实际角速度信号与预先给定角速度信号进行比较，对比较信号进行PI调节后，获得转子的给定转矩；根据给定转矩获得d轴电流的初始给定值；根据实际角速度信号、输出电压信号和牵引逆变器的最大给定电压值获得d轴电流的调节值；根据d轴电流的初始给定值和d轴电流的调节值获得d轴电流的给定值；根据给定转矩和d轴电流的给定值获得q轴电流的给定值。如上所述的永磁同步电机的弱磁控制方法，所述根据给定转矩获得d轴电流的初始给定值包括将给定转矩作为MTPA的输入信号，MTPA的输出信号即为d轴电流的初始给定值。如上所述的永磁同步电机的弱磁控制方法，所述根据实际角速度信号、输出电压信号和牵引逆变器的最大给定电压值获得d轴电流的调节值包括将输出电压信号与牵引逆变器的最大给定电压值进行比较，得到电压差值；将电压差值和实际角速度信号作为PI调节器的输入信号，得到d轴电流的调节值。如上所述的永磁同步电机的弱磁控制方法，所述根据给定转矩和d轴电流的给定值获得q轴电流的给定值包括根据如下所述的转矩公式获得q轴电流的给定值
权利要求
1.一种永磁同步电机的弱磁控制方法，通过调节等效于转子坐标系下的d轴电流的给定值和q轴电流的给定值以减小所述永磁同步电机的反电势，其特征在于所述等效于转子坐标系下的d轴电流的给定值和q轴电流的给定值采用如下方法获得将转子的实际角速度信号与预先给定角速度信号进行比较，对比较信号进行PI调节后，获得转子的给定转矩；根据给定转矩获得d轴电流的初始给定值；根据实际角速度信号、输出电压信号和牵引逆变器的最大给定电压值获得d轴电流的调节值；根据d轴电流的初始给定值和d轴电流的调节值获得d轴电流的给定值； 根据给定转矩和d轴电流的给定值获得q轴电流的给定值。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的弱磁控制方法，其特征在于 所述根据给定转矩获得d轴电流的初始给定值包括将给定转矩作为MTPA的输入信号，MTPA的输出信号即为d轴电流的初始给定值。
3.根据权利要求1或2所述的永磁同步电机的弱磁控制方法，其特征在于所述根据实际角速度信号、输出电压信号和牵引逆变器的最大给定电压值获得d轴电流的调节值包括将输出电压信号与牵引逆变器的最大给定电压值进行比较，得到电压差值； 将电压差值和实际角速度信号作为PI调节器的输入信号，得到d轴电流的调节值。
4.根据权利要求1或2所述的永磁同步电机的弱磁控制方法，其特征在于 所述根据给定转矩和d轴电流的给定值获得q轴电流的给定值包括根据如下所述的转矩公式获得q轴电流的给定值
5.一种永磁同步电机的弱磁控制装置，包括d轴电流控制模块和q轴电流控制模块， 其特征在于所述d轴电流控制模块包括转矩获得单元，用于将永磁同步电机转子的实际角速度信号与预先给定角速度信号进行比较，对比较信号进行PI调节后，获得转子的给定转矩；初始给定值获得单元，用于根据给定转矩获得d轴电流的初始给定值； 调节值获得单元，用于根据实际角速度信号、输出电压信号和牵引逆变器的最大给定电压值获得d轴电流的调节值；给定值获得单元，用于根据d轴电流的初始给定值和d轴电流的调节值获得d轴电流的给定值；所述q轴电流控制模块包括给定值获得单元，用于根据给定转矩和d轴电流的给定值获得q轴电流的给定值。
6.根据权利要求5所述的永磁同步电机的弱磁控制装置，其特征在于，所述初始给定值获得单元为MTPA ；将所述给定转矩作为MTPA的输入信号，MTPA的输出信号即为d轴电流的初始给定值。
7.根据权利要求5或6所述的永磁同步电机的弱磁控制装置，其特征在于，所述调节值获得单元包括比较子单元，用于将输出电压信号与牵引逆变器的最大给定电压值进行比较，得到电压差值；获得子单元，用于将电压差值和实际角速度信号作为PI调节器的输入信号，得到d轴电流的调节值。
8.根据权利要求5或6所述的永磁同步电机的弱磁控制装置，其特征在于，所述q轴电流控制模块的给定值获得单元根据如下所述的转矩公式获得q轴电流的给定值
全文摘要
本发明公开了一种永磁同步电机的弱磁控制方法和装置。该方法包括通过调节等效于转子坐标系下的d轴电流的给定值和q轴电流的给定值以减小所述永磁同步电机的反电势；d轴电流的给定值和q轴电流的给定值通过如下方法获得将转子的实际角速度信号与预先给定角速度信号进行比较，对比较信号进行PI调节后，获得转子的给定转矩；根据给定转矩获得d轴电流的初始给定值；根据实际角速度信号、输出电压信号和牵引逆变器的最大给定电压值获得d轴电流的调节值；根据d轴电流的初始给定值和d轴电流的调节值获得d轴电流的给定值；然后根据给定转矩和d轴电流的给定值获得q轴电流的给定值。
文档编号H02P27/06GK102386816SQ20101026886
公开日2012年3月21日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者刘荣强, 孙建平, 李竹可, 梁培志, 陈振锋 申请人:永济新时速电机电器有限责任公司