[发明专利]一种永磁同步电机的弱磁控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子与电力传动技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机的弱磁控制方法。

背景技术

永磁同步电机以其优良的性能而获得广泛的应用。为获得较宽的调速范围，永磁同步电机需要弱磁控制。现有的弱磁控制方法主要有公式计算法弱磁控制、查表法弱磁控制、梯度下降法弱磁控制和负直轴电流补偿法弱磁控制等。上述弱磁控制方法中各有一个交轴电流调节器和一个直轴电流调节器。弱磁控制时，电机电压受到逆变器的限制而无法升高，随着电机转速的升高，电机交直轴电流耦合加强，电机的控制效果变差，动态调整时间长。

为解决弱磁控制中交直轴电流耦合而引起的系统控制效果不理想，文献“Song Chi,Longya Xu,Zheng Zhang.Efficiency-optimized flux-weakening control of PMSM incorporating speed regulation.Power Electronics Specialists Conference,2007,1627-1633”提出单电流调节器弱磁控制方法。直接给定电机交轴电压指令，通过直轴电流调节器得到直轴电压指令。具有方法简单可靠，鲁棒性好，可深度弱磁等优点。但由于直接给定电机交轴电压指令，电机工作点只能落在电压极限椭圆内，电压不能得到充分利用，使电机效率和带载能力降低。文献“Song Chi,Longya Xu,Zheng Zhang.Efficiency-optimized flux-weakening control of PMSM incorporating speed regulation.Power Electronics Specialists Conference,2007,1627-1633”通过线性化的方法给出修正电机交轴电压指令值的方法，但仍然对电机输入电压未充分利用，电机未能工作在最优工作点。文献“Longya Xu,Yuan Zhang,Guven M K.A new method to optimize q-axis voltage for deep flux weakening control of IPM machines based on single current regulator．International Conference on Machines and Systems,2008,2750-2754”提出通过离线计算结合在线查表法给定电机交轴电压指令，但由于需要大量离线实验数据，可移植性差，而且对参数变化的鲁棒性较差。

发明内容

本发明解决的技术问题在于如何使基于单电流调节器型弱磁控制策略的永磁同步电机工作在其最优工作点，即弱磁时电压能够得到充分利用。

为了解决以上问题，本发明公开了一种永磁同步电机的弱磁控制方法，包括以下步骤：

通过电机转速调节器得到直轴电流指令；

通过电机直轴电流调节器输出的直轴电压指令值和逆变器输出的最大电压值来计算得到电机交轴电压的指令值，保证在弱磁区间电机电压达到最大值。

进一步，作为一种优选，电机转速调节器的输出在弱磁区间变为直轴电流指令值。

进一步，作为一种优选，电机在弱磁区间，无交轴电流调节器，而是只有直轴电流调节器其输出为直轴电压指令值。

进一步，作为一种优选，电机正转时的电机交轴电压指令值按下式给出：电机反转时的电机交轴电压指令值按下式给出：其中u_smax为逆变器所能提供的最大电压确定的最大电机电压合成矢量幅值。

通过提出一种新的可变交轴电压单电流调节器弱磁控制方法，能够使电机工作在最优工作点，提高电机的效率和带载能力。具有方法简单，易于实现，不需要查表且参数鲁棒性好等优点。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：

图1弱磁控制方法流程图；

图2是永磁同步电机弱磁控制框图；

图3定交轴电压单电流调节器弱磁控制电流轨迹；

图4变交轴电压单电流调节器弱磁控制电流轨迹；

图5永磁同步电机恒速加载的仿真结果(a)转速和转矩波形(b)变交轴电压单电流调节器弱磁控制电流轨迹(c)定交轴电压单电流调节器弱磁控制电流轨迹；