[发明专利]直流偏置型混合励磁电机的控制装置、控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种直流偏置型混合励磁电机的控制装置、控制方法及系统，包括：速度传感器、电流传感器、第二旋转坐标变换模块、速度调节器、MTPA模块、电流调节器、第一旋转坐标变换模块、脉宽调节模块以及双三相变流器；MTPA模块用于根据电枢电流给定值计算d、q、0轴电流给定值；电流调节器用于将各电流给定值转换为对应的电压给定值；第一旋转坐标变换模块用于将d、q轴电压给定值转换为α、β轴电压给定值；脉宽调节模块用于根据α、β、0轴电压给定值产生PWM信号，以驱动双三相变流器，由其各桥臂电流控制六相直流偏置型混合励磁电机的各相绕组。本发明能够解决现有的混合励磁电机带载能力不足且MPTA控制参数计算复杂的问题。

技术领域

本发明属于交流电机与驱动控制领域，更具体地，涉及一种直流偏置型混合励磁电机的控制装置、控制方法及系统。

背景技术

混合励磁电机结合了永磁电机和电励磁电机的优点，具有高功率密度、高效率、磁通调节能力强等优点。但传统的混合励磁电机具有励磁绕组和电枢绕组两套绕组，增大了定子电阻，进而增大了定子压降和铜耗，影响低速运行下的带载能力和电机效率。直流偏置型混合励磁电机将励磁绕组和电枢绕组并联连接，使得定子电阻减小为原来的一半，因此能够减小定子电阻压降，提升电机的转矩输出。

由于变流器容量和电机的限制以及电机磁路饱和的影响，对于混合励磁电机而言，励磁电流如果数值不当，将造成电机转矩的减小和效率的降低。因此，为了提高电机在低速下的带负载能力，应采用最大转矩电流比(MTPA)控制策略。对于混合励磁电机，永磁体产生的永磁磁链是保持不变的，因此对于此类电机的MTPA控制，转化为完成如下所示的非线性规划问题：

式中，min表示取最小值，i_d、i_q和i₀分别表示d轴电流、q轴电流和0轴电流，T_e表示直流偏置型混合励磁电机的电磁转矩，CONST表示常数；通过对上式的求解，可以获得满足MTPA控制的q轴电流i_q、0轴电流i₀和电机电磁转矩T_e之间的关系如下：

在上式的求解过程当中，需要构建拉格朗日函数，并对多个系数进行偏导运算，联立求解多个方程，计算量庞大。此外，由于电机电磁转矩表达式中的绕组等效电感同时受q轴电流i_q和0轴电流i₀和的影响，因此f₁、f₂和f₃的精确表达式难以确定。

总的来说，为了提高直流偏置型混合励磁电机在低速下的带负载能力，应采用最大转矩电流比(MTPA)控制策略，而现有的控制方法中求解励磁电流的过程计算量庞大，且难以确定精确的结果表达式。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种直流偏置型混合励磁电机的控制装置、控制方法及系统，旨在解决现有的混合励磁电机带载能力不足且MPTA控制参数计算复杂的问题。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种直流偏置型混合励磁电机的控制装置，用于对六相直流偏置型混合励磁电机进行MTPA控制，包括：

速度传感器，其输入端与电机相连，用于检测电机的转子位置，并根据转子位置得到电机的转速反馈值；

电流传感器，其输入端与电机相连，用于采集电机各绕组组的三相电流；

第二旋转坐标变换模块，其第一输入端连接至速度传感器的第一输出端，其第二输入端连接至电流传感器的输出端，用于根据转子位置分别将电机各绕组组的三相电流转换为各绕组组在dq旋转坐标系下的电流，并得到0轴电流；