CN101039095A - 基于交流电流直接控制的永磁同步电机弱磁控制系统 - Google Patents

基于交流电流直接控制的永磁同步电机弱磁控制系统 Download PDF

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Abstract

基于交流电流直接控制的永磁同步电机弱磁控制系统，它属于电机领域，特别涉及一种基于交流电流直接控制的永磁同步电机弱磁控制系统，为了解决传统的永磁同步电机的控制方式复杂、弱磁控制速度范围小、在恒压频比控制方式下无法实现弱磁控制的问题，本发明提供了一种基于交流电流直接控制的永磁同步电机弱磁控制系统。本发明的永磁同步电机的定子上有两套绕组，即功率绕组和弱磁控制绕组，功率绕组和弱磁控制绕组的绕组形式相同，所述的功率绕组连接功率绕组逆变器的输出端，弱磁控制绕组连接弱磁控制绕组逆变器的输出端。本发明具有控制简单、可靠性高、低速输出转矩大和弱磁控制速度范围宽等特点。

Description

基于交流电流直接控制的永磁同步电机弱磁控制系统
技术领域
本发明属于电机领域，特别涉及一种基于交流电流直接控制的永磁同步电机弱磁控制系统。
背景技术
现代工业中，随着变频驱动装置综合性能的不断提高，其应用范围越来越广泛。传统的永磁同步电机变频调速系统如图1所示，主要由逆变器和永磁同步电机构成。永磁同步电机具有效率高、功率密度大等优点，在电力拖动系统中的应用越来越广泛。但是永磁同步电机在基速以上运行时，因电机的反电势与转速成正比地增大，而电源电压的限制以及电流控制器的饱和会制约其速度运行范围的进一步拓宽。通过增大直轴去磁电流虽然能够减弱磁场，增大电机恒功率运行范围，但是在控制直轴电流时，需要复杂的坐标变换和解耦运算，一方面使控制复杂化，另一方面需要高速的信号处理单元，而且在恒压频比控制方式下无法实现弱磁控制，因此大大限制了永磁同步电机调速系统的应用领域。
发明内容
为了解决传统的永磁同步电机的控制方式复杂、弱磁控制速度范围小、在恒压频比控制方式下无法实现弱磁控制的问题，本发明提供了一种基于交流电流直接控制的永磁同步电机弱磁控制系统。
本发明包括永磁同步电机，它还包括功率绕组逆变器和弱磁控制绕组逆变器，所述的永磁同步电机的定子上有两套绕组，即功率绕组和弱磁控制绕组，功率绕组和弱磁控制绕组的绕组形式相同，所述的功率绕组连接功率绕组逆变器的输出端，弱磁控制绕组连接弱磁控制绕组逆变器的输出端，功率绕组逆变器和弱磁控制绕组逆变器的直流输入端共母线或不共母线，所述的永磁同步电机在基速以下运动时，弱磁控制绕组中的电流与功率绕组中的电流同相位；永磁同步电机在基速以上运动时，弱磁控制绕组中的电流相位滞后于弱磁控制绕组的反电势90°电角度，所述的弱磁控制绕组的反电势保持不变。
本发明通过在传统永磁同步电机的定子上增加一套弱磁控制绕组，能够实现对弱磁电流的单独控制，避免了复杂的坐标变换和解耦运算，即使在恒压频比控制方式下也能实现弱磁控制，具有控制简单、可靠性高、低速输出转矩大和弱磁控制速度范围宽等特点，在电力拖动及发电领域具有良好的应用前景。
附图说明
图1是传统的永磁同步电机变频调速系统的结构示意图，图2是本发明的结构示意图，图3是功率绕组逆变器2和弱磁控制绕组逆变器3的直流输入端不共母线时本发明的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图2和图3具体说明本实施方式，本实施方式由永磁同步电机1、功率绕组逆变器2和弱磁控制绕组逆变器3组成，所述的永磁同步电机1的定子上有两套绕组，即功率绕组1-1和弱磁控制绕组1-2，功率绕组1-1和弱磁控制绕组1-2的绕组形式相同，所述的功率绕组1-1连接功率绕组逆变器2的输出端，弱磁控制绕组1-2连接弱磁控制绕组逆变器3的输出端，功率绕组逆变器2和弱磁控制绕组逆变器3的直流输入端共母线或不共母线，所述的永磁同步电机1在基速以下运动时，弱磁控制绕组1-2中的电流与功率绕组1-1中的电流同相位；永磁同步电机1在基速以上运动时，弱磁控制绕组1-2中的电流相位滞后于弱磁控制绕组1-2的反电势90°电角度，所述的弱磁控制绕组1-2的反电势保持不变。
具体实施方式二：本实施方式中功率绕组1-1和弱磁控制绕组1-2均为多相对称绕组，其它组成及连接关系同具体实施方式一。
具体实施方式三：本实施方式中功率绕组1-1的匝数和绕组导线截面积与弱磁控制绕组1-2的匝数和绕组导线截面积不相同，其它组成及连接关系同具体实施方式二。
具体实施方式四：本实施方式中功率绕组逆变器2和弱磁控制绕组逆变器3的输出均为正弦波、近似正弦波或脉冲宽度调制正弦波，其它组成及连接关系同具体实施方式三。

Claims (4)

1、基于交流电流直接控制的永磁同步电机弱磁控制系统，它包括永磁同步电机(1)，其特征在于它还包括功率绕组逆变器(2)和弱磁控制绕组逆变器(3)，所述的永磁同步电机(1)的定子上有两套绕组，即功率绕组(1-1)和弱磁控制绕组(1-2)，功率绕组(1-1)和弱磁控制绕组(1-2)的绕组形式相同，所述的功率绕组(1-1)连接功率绕组逆变器(2)的输出端，弱磁控制绕组(1-2)连接弱磁控制绕组逆变器(3)的输出端，功率绕组逆变器(2)和弱磁控制绕组逆变器(3)的直流输入端共母线或不共母线，所述的永磁同步电机(1)在基速以下运动时，弱磁控制绕组(1-2)中的电流与功率绕组(1-1)中的电流同相位；永磁同步电机(1)在基速以上运动时，弱磁控制绕组(1-2)中的电流相位滞后于弱磁控制绕组(1-2)的反电势90°电角度，所述的弱磁控制绕组(1-2)的反电势保持不变。
2、根据权利要求1所述的基于交流电流直接控制的永磁同步电机弱磁控制系统，其特征在于功率绕组(1-1)和弱磁控制绕组(1-2)均为多相对称绕组。
3、根据权利要求1所述的基于交流电流直接控制的永磁同步电机弱磁控制系统，其特征在于功率绕组(1-1)的匝数和绕组导线截面积与弱磁控制绕组(1-2)的匝数和绕组导线截面积不相同。
4、根据权利要求1所述的基于交流电流直接控制的永磁同步电机弱磁控制系统，其特征在于功率绕组逆变器(2)和弱磁控制绕组逆变器(3)的输出均为正弦波、近似正弦波或脉冲宽度调制正弦波。
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