一种混合励磁电机弱磁控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种混合励磁电机弱磁控制方法，当电机转速高于额定转速时，电机进入恒功率区，此时采用弱磁算法进一步提高电机转速，具体方法为：忽略电枢电阻，保持电机合成反电动势恒定为电机端电压最大值，利用励磁电流削弱气隙磁通进行电机升速，据此分配电枢电流和励磁电流，可以提高电机转矩输出能力。本发明方法能够实现混合励磁电机高速宽调速范围运行，同时有效提高电机的转矩输出能力，在电动汽车用轮毂式直驱系统中具有良好的应用前景。
【专利说明】一种混合励磁电机弱磁控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种混合励磁电机弱磁控制方法,属于电机控制技术。
【背景技术】
[0002]永磁电动机具有结构简单、功率密度高、转矩质量比大以及效率高等优点，但永磁电动机的主气隙磁场是由安装在转子或定子上的永磁体产生的，在电机运行过程中难以调节。混合励磁电机具有两种励磁源，一种是永磁体，另一种是电励磁，具有很强的磁场调节能力；在电机起动阶段通入正向的励磁电流产生正电磁转矩可增加电机起动转矩，高速运行时通入反向励磁电流可有效提高电机弱磁升速能力。混合励磁电机相比于永磁电动机具有输出转矩大和调速范围宽的优点，在电动汽车用轮毂式直驱系统中具有良好的应用前景。[0003]目前混合励磁电机大都采用基于分区控制的矢量控制算法，额定转速以下为恒转矩区，额定转速以上为恒功率区，恒功率区多采取保持q轴反电势为恒定值的控制策略，利用直流励磁电流弱磁；相比于普通永磁同步电机利用d轴电流弱磁的方法，采用该类算法的混合励磁电机具有更宽的调速范围。但弱磁提速的代价是牺牲电机的带负载能力，随着转速的上升，电机的转矩输出能力反比下降。
[0004]实际应用中，电动车长时间行驶后电池电压大幅下降，会减小恒转矩区的速度范围；此外，当负载较大时，增加的正向励磁电流会产生额外的反电势，同样会减小恒转矩区速度范围；另一方面，在高速弱磁区，负载较小时d轴反电势也相对较小，此时采用传统的保持q轴反电势为恒定值的电流分配算法，能确保合成反电势不超过直流母线电压，但在负载较大时，d轴反电势会显著增加，使用该算法会出现较大误差。
【发明内容】
[0005]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种混合励磁电机弱磁控制方法，采取保持合成反电势为恒定值的弱磁控制策略，实现混合励磁电机高速宽范围运行的目的。
[0006]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0007]—种混合励磁电机弱磁控制方法，当电机转速高于额定转速时，电机进入恒功率区，此时采用弱磁算法进一步提高电机转速，具体方法为:忽略电枢电阻，保持电机合成反电动势恒定为电机端电压最大值，利用励磁电流削弱气隙磁通进行电机升速，据此分配电枢电流和励磁电流，可以提高电机转矩输出能力。
[0008]该方法具体包括如下步骤:
[0009](I)当电机进入恒功率区时，保持电机合成反电动势恒定为电机端电压最大值，电枢电流和励磁电流满足下式:
[0010]Ebaa =m^{￥pm+Msfif+Ldid)2 +{Lqiqf =V(I)[0011]其中，Ebadt为电机合成反电势，为电机电角速度，为电机永磁磁通，Msf为电枢绕组与励磁绕组间互感，if为励磁电流，Ld为d轴电感，Lq为q轴电感，id为电枢电流的d轴分量，iq为电枢电流的q轴分量，Umax为电机端电压最大值。
[0012](2H,为电枢电流的q轴分量，电枢电流合成值不能超过额定值，令id=0可使电枢电流有较大的转矩分量；另一方面，对于凸极电机，反向d轴电流会产生负的磁阻转矩，降低电机转矩的输出能力；因此，为使电枢电流转矩分量尽可能大同时避免出现负的磁阻转矩，保持id=o，利用励磁电流进行弱磁升速，电机转矩Te通过下式计算:
[0013]
【权利要求】
1.一种混合励磁电机弱磁控制方法,其特征在于:当电机转速高于额定转速时，电机进入恒功率区，此时采用弱磁算法进一步提高电机转速，具体方法为:忽略电枢电阻，保持电机合成反电动势恒定为电机端电压最大值，利用励磁电流削弱气隙磁通进行电机升速，据此分配电枢电流和励磁电流。
2.根据权利要求1所述的混合励磁电机弱磁控制方法，其特征在于:包括如下步骤: (O当电机进入恒功率区时，保持电机合成反电动势恒定为电机端电压最大值，电枢电流和励磁电流满足下式:
【文档编号】H02P27/08GK103595324SQ201310590965
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】林明耀, 韩臻, 赵纪龙, 林克曼 申请人:东南大学