[发明专利]一种永磁同步电机带速投切控制方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机带速投切控制方法，根据永磁同步电机当前转速，通过查表的方法得到该工况下对应的交直轴电流和电压给定；进而通过当前母线电压和工况表对应的电压，计算得到交直轴初始电压实时给定值；根据投切时间和时间限制值选择常规转速电流双闭环控制或带速投切电流单环控制；将计算得到的交直轴电压通过逆变器作用到控制对象永磁同步电机；采样电机相电流,通过3s/2r坐标变换得到交直轴电流；最后根据交直轴电流给定和反馈偏差，实时更新交直轴积分环节的自适应调节分量。采用该带速投切控制方法能在不降低电机转速的前提下，提高不同转速工况下的投切能力。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种永磁同步电机带速投切控制方法，适用于永磁同步电机高性能、高功能控制场所，特别适于螺旋桨直驱和风力发电等需要永磁同步电机具备带速投切功能的领域。

背景技术

随着稀土永磁材料性能的提高和数字控制技术的发展，永磁同步电机凭借较高的功率因数和突出的启动性能广泛应用在船舶综合电力推进、铁路轨道交通和风力发电等领域。但是，受设备运行惯性、水流和风力速度等因素的影响，永磁同步电机在首次通电运行时并不处于静止状态。因此，研究适用于永磁同步电机的带速投切控制技术具有重要的应用价值。

为满足永磁同步电机带速度重新投入功能的需求，专家学者根据电机转子位置和短路电流、转子磁链、开关时间等物理量之间的关系，提出了一系列的位置辨识方法。中国发明专利CN103516281B指出永磁同步电机初始位置是实现永磁同步带速投切的关键参数，并通过数学理论推导，给出了无电压传感器下的永磁同步电机位置估计方法。2015年IEEE文献“Re-stating Technologies for Rotational Sensorless Controlled AC Motorsat the Rotating Status”(“基于无位置传感器的同步电机带速度重新投入控制算法研究”，2015年10th Asian Control Conference(ASCC))结合中高速工况下的位置辨识算法和投切的短路脉冲电流法，实现了永磁同步电机在无位置传感器下的投切和稳定运行。

然而，现有的永磁同步电机带速投切控制方法有以下缺点：

1)研究集中在永磁同步电机投切瞬间的位置辨识，未考虑变频器初始输出电压和电机反电动势之间是否匹配；大功率电驱用永磁同步电机线圈截面积大,极对数多,电感通常很小，此时，不匹配的电压差会引起电机相电流过流，导致投切失败。

2)通过绕组主动短路等降低电机转速的方法，可提高永磁同步电机投切的成功率，但是该策略降低了机组的机动性和电机的动态响应特性。

3)通过增大调节器比例积分参数，也可提高永磁同步电机带速投切的能力；但参数过大会降低电机空载低速启动的稳定性，放大给定信号中的谐波成分。

发明内容

发明目的是针对以上所述问题，提出一种简单可靠、并且适于工程应用的永磁同步电机带速投切控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种永磁同步电机带速投切控制方法，用于电压型逆变器配套供电的三相或多相永磁同步电机，基于工况电流确定环节、初始给定环节、闭环控制环节、电压作用环节、电流检测作用环节和电压幅值自适应调节环节组成的控制系统，步骤为

步骤1，根据永磁同步电机当前转速，通过查表的方法得到该工况下对应的交直轴电流给定i_qref0和i_dref0、电压给定u_q0和u_d0；

步骤2，通过当前母线电压u_dc和工况表对应的电压u_dc0，计算得到交直轴初始电压实时给定u_qref0和u_dref0；