CN107395078B - 永磁同步电机弱磁控制方法 - Google Patents

永磁同步电机弱磁控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107395078B
CN107395078B CN201710614203.3A CN201710614203A CN107395078B CN 107395078 B CN107395078 B CN 107395078B CN 201710614203 A CN201710614203 A CN 201710614203A CN 107395078 B CN107395078 B CN 107395078B
Authority
CN
China
Prior art keywords
axis
current
output voltage
permanent magnet
magnet synchronous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710614203.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107395078A (zh
Inventor
金辛海
陈伟
曾彦能
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Sigriner Step Electric Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Sigriner Step Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Sigriner Step Electric Co Ltd filed Critical Shanghai Sigriner Step Electric Co Ltd
Priority to CN201710614203.3A priority Critical patent/CN107395078B/zh
Publication of CN107395078A publication Critical patent/CN107395078A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107395078B publication Critical patent/CN107395078B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0085—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for high speeds, e.g. above nominal speed
    • H02P21/0089—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for high speeds, e.g. above nominal speed using field weakening
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H02P25/024—Synchronous motors controlled by supply frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2205/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the control loops
    • H02P2205/01—Current loop, i.e. comparison of the motor current with a current reference
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation
    • H02P2207/055—Surface mounted magnet motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H02P25/03—Synchronous motors with brushless excitation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机弱磁控制方法，包括：步骤a、通过无电流环弱磁控制或者单电流环弱磁控制获得d轴输出电压Ud0〞和q轴输出电压Uq0〞；步骤b、在q轴输出电压Uq0〞中加入高频的q轴补偿电流iq〞，以减小永磁同步电机的q轴实际电流iq中的纹波电流。本发明在弱磁运行中，通过在q轴输出电压中进行高频交轴电流的补偿，减小了永磁同步电机的q轴实际电流iq中的电流纹波以及电机振动，增加了电机运行的稳定性。

Description

永磁同步电机弱磁控制方法
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机弱磁控制方法。
背景技术
现有的永磁同步电动机矢量控制方法中，随着电动机转速的增加，需要的电力变换器的输出电压成线性增长。而电力变换器能输出的电压是有限的，当电机控制需求电压超过电力变换器的电压时，需要进行弱磁控制。而在弱磁控制(例如无电流环弱磁控制和单电流环弱磁控制等方法)中，随着弱磁深度的加深(速度升高与负载增大)，电机振动增大容易出现不稳定。
图1示出了现有的电机控制器进行无电流环弱磁控制的控制原理框图。在非弱磁区域时，将永磁同步电机的给定转速ω*与反馈转速ω做比较，差值送入速度环PI调节器运算得出目标转矩Te *，根据目标转矩Te *通过最大转矩电流比MTPA控制(Maximum Torque PerAmpere)得出q轴给定电流iq *和d轴给定电流id *，将q轴给定电流iq *、d轴给定电流id *分别与q轴实际电流iq、d轴实际电流id做比较后送入电流环PI调节器运算得出q轴输出电压Uq’和d轴输出电压Ud’。当电机控制器的输出电压饱和、弱磁标志信号FwFlag发生改变时，电机控制器的输出电压维持在最大值，弱磁切换开关进行切换动作，使电机控制器由MTPA控制方式切换到图1虚线框中的无电流环弱磁控制方式：即先将最大转矩电流比MTPA控制获得的q轴给定电流iq*与q轴实际电流iq之间的偏差进行积分后，再与依次经过高通滤波、比例放大(增益为Ki)后的d轴实际电流相加，得到电压相角
Figure BDA0001360212840000011
然后根据电机控制器最大输出电压限值Umax、以及电压相角
Figure BDA0001360212840000012
计算得到d轴输出电压Ud0〞和q轴输出电压Uq0〞，最后根据d轴输出电压Ud0〞和q轴输出电压Uq0〞生成PWM信号控制逆变器，驱动永磁同步电机100。前述的电机控制器例如可以是变频器等。
使用无电流环弱磁控制或者单电流环弱磁控制方法时，当弱磁达到一定深度时，永磁同步电机的q轴(交轴)电流波动会逐渐增大，当q轴电流iq的波动增大到一定程度时，电动机会出现失控。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种永磁同步电机弱磁控制方法，其能改进永磁同步电机深度弱磁运行时的稳定性。
本发明提供了一种永磁同步电机弱磁控制方法，包括：
步骤a、通过无电流环弱磁控制或者单电流环弱磁控制获得d轴输出电压Ud0〞和q轴输出电压Uq0〞；
步骤b、在q轴输出电压Uq0〞中加入高频的q轴补偿电流iq〞，以减小永磁同步电机的q轴实际电流iq中的纹波电流。
采用上述技术方案后，本发明至少具有以下优点：
本发明在弱磁运行中，通过在q轴输出电压中进行高频交轴电流的补偿，减小了永磁同步电机的q轴实际电流iq中的电流纹波以及电机振动，增加了电机运行的稳定性。
附图说明
图1示出了现有的电机控制器进行无电流环弱磁控制的控制原理框图。
图2示出了根据本发明一实施例的永磁同步电机弱磁控制方法的控制原理框图。
图3示出根据本发明另一实施例的永磁同步电机弱磁控制方法的控制原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做出进一步说明。
图2示出了根据本发明一实施例的永磁同步电机弱磁控制方法的控制原理框图。请参考图2，根据本发明一实施例的永磁同步电机弱磁控制方法与图1所示的现有的永磁同步电机弱磁控制方法相比，其主要区别在于，增加了iq高频补偿，即图2中的虚线框所示的部分。
具体地说，根据本发明一实施例的永磁同步电机弱磁控制方法包括以下步骤：
步骤a、通过无电流环弱磁控制获得d轴输出电压Ud0〞和q轴输出电压Uq0〞；
步骤b、在q轴输出电压Uq0〞中加入高频的q轴补偿电流iq〞，得到高频q轴电流补偿后的q轴输出电压Uq〞，以减小永磁同步电机100的q轴电流iq中的纹波电流；
步骤c、根据d轴输出电压Ud0〞和高频q轴电流补偿后的q轴输出电压Uq〞生成PWM信号控制逆变器，驱动永磁同步电机100。
与前述背景技术部分所描述的一样，在非弱磁区域时，对永磁同步电机100执行的是MTPA控制方式。
进一步地，在上述的步骤b中，是将永磁同步电机的q轴实际电流iq进行高通滤波后再进行比例放大(增益为Kpq)，得到高频的q轴补偿电流iq〞。
进一步地，在上述的步骤b中，是先将q轴输出电压Uq0〞低通滤波，将低通滤波后的q轴输出电压Uq0〞与预设的补偿电压Umargin相加后的结果再与高频的q轴补偿电流iq〞相加，从而得到高频q轴电流补偿后的q轴输出电压Uq〞，其中，预设的补偿电压Umargin为常数，用来给高频的q轴补偿电流iq〞提供电压余量。在一个具体的应用实例中，Kpq＝0.3；Umargin等于电机控制器输出电压的3％～5％；高通滤波截至频率为200Hz，低通滤波截至频率为200Hz。
如图3所示，在本发明的另一实施例中，也可以在单电流环弱磁控制获得的q轴输出电压Uq0〞中加入高频的q轴补偿电流iq〞，以减小永磁同步电机100的q轴电流iq中的纹波电流。
单电流环弱磁控制包括以下步骤：
将给定转速ω*与反馈转速ω之间的偏差进行PI调节得到d轴控制电流id *’，将d轴控制电流id *’与d轴实际电流id之间的偏差进行PI调节得到d轴输出电压Ud0〞；
根据公式
Figure BDA0001360212840000031
计算得到q轴输出电压Uq0〞，其中，Umax为电机控制器最大输出电压限值。
在上述的两个实施例中为无传感器控制，本发明也可以用于有速度传感器矢量控制，本发明对此不做限制。
以上描述是结合具体实施方式和附图对本发明所做的进一步说明。但是，本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方法来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内容的情况下根据实际使用情况进行推广、演绎，因此，上述具体实施例的内容不应限制本发明确定的保护范围。

Claims (3)

1.一种永磁同步电机弱磁控制方法，其特征在于，包括:
步骤a、通过无电流环弱磁控制或者单电流环弱磁控制获得d轴输出电压Ud0〞和q轴输出电压Uq0〞；
步骤b、在q轴输出电压Uq0〞中加入高频的q轴补偿电流iq〞，以减小所述永磁同步电机的q轴实际电流iq中的纹波电流，其中，将永磁同步电机的q轴实际电流iq进行高通滤波后再进行比例放大，得到所述高频的q轴补偿电流iq〞；先将所述q轴输出电压Uq0〞低通滤波，将低通滤波后的q轴输出电压Uq0〞与预设的补偿电压Umargin相加后的结果再与所述高频的q轴补偿电流iq〞相加，得到高频q轴电流补偿后的q轴输出电压Uq〞，所述的预设的补偿电压Umargin为常数；
步骤c、根据d轴输出电压Ud0〞和高频q轴电流补偿后的q轴输出电压Uq〞生成PWM信号控制逆变器，驱动永磁同步电机。
2.如权利要求1所述的永磁同步电机弱磁控制方法，其特征在于，所述的无电流环弱磁控制包括以下步骤：
将最大转矩电流比MTPA控制获得的q轴给定电流iq*与q轴实际电流iq之间的偏差进行积分后，再与依次经过高通滤波、比例放大后的d轴实际电流相加，得到电压相角
Figure FDA0002439863760000012
根据电机控制器最大输出电压限值Umax、以及所述电压相角
Figure FDA0002439863760000013
计算得到所述d轴输出电压Ud0〞和所述q轴输出电压Uq0〞。
3.如权利要求1所述的永磁同步电机弱磁控制方法，其特征在于，所述的单电流环弱磁控制包括以下步骤：
将给定转速ω*与反馈转速ω之间的偏差进行PI调节得到d轴控制电流id *’，将d轴控制电流id *’与d轴实际电流id之间的偏差进行PI调节得到d轴输出电压Ud0〞；
根据公式
Figure FDA0002439863760000011
计算得到q轴输出电压Uq0〞，其中，Umax为电机控制器最大输出电压限值。
CN201710614203.3A 2017-07-25 2017-07-25 永磁同步电机弱磁控制方法 Active CN107395078B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710614203.3A CN107395078B (zh) 2017-07-25 2017-07-25 永磁同步电机弱磁控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710614203.3A CN107395078B (zh) 2017-07-25 2017-07-25 永磁同步电机弱磁控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107395078A CN107395078A (zh) 2017-11-24
CN107395078B true CN107395078B (zh) 2020-07-07

Family

ID=60336770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710614203.3A Active CN107395078B (zh) 2017-07-25 2017-07-25 永磁同步电机弱磁控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107395078B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108282122B (zh) * 2018-02-13 2021-01-22 深圳市启玄科技有限公司 一种高动态响应的永磁同步电机弱磁扩速方法
CN108390609A (zh) * 2018-03-26 2018-08-10 杭州先途电子有限公司 一种电机控制方法、装置及系统
CN109495052A (zh) * 2018-11-21 2019-03-19 湘潭电机股份有限公司 一种永磁同步电机mtpa控制与单电流弱磁控制方法
CN111764098B (zh) * 2020-06-09 2022-06-28 四川虹美智能科技有限公司 滚筒洗衣机的电机控制方法、电机控制装置及滚筒洗衣机
CN112636652A (zh) * 2020-12-22 2021-04-09 东南大学 一种永磁电机弱磁控制策略

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102651626A (zh) * 2012-04-24 2012-08-29 北京交通大学 一种永磁同步电机的弱磁控制方法
CN103378788A (zh) * 2012-04-28 2013-10-30 瑞萨电子(中国)有限公司 变频空调用压缩机的驱动方法和装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8228016B2 (en) * 2007-07-27 2012-07-24 GM Global Technology Operations LLC Gain adjustment to improve torque linearity in a field weakening region

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102651626A (zh) * 2012-04-24 2012-08-29 北京交通大学 一种永磁同步电机的弱磁控制方法
CN103378788A (zh) * 2012-04-28 2013-10-30 瑞萨电子(中国)有限公司 变频空调用压缩机的驱动方法和装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Flux-weakening Control of PMSM Based on Single Current Regulator and Variable Q-axis Voltage;Taiyuan Hu等;《2012 15th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS)》;20130107;第1-6页 *
Novel Field-Weakening Control Scheme for Permanent-Magnet Synchronous Machines Based on Voltage Angle Control;David Stojan等;《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS》;20121116;第48卷(第6期);第2390-2401页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107395078A (zh) 2017-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107395078B (zh) 永磁同步电机弱磁控制方法
CN110581680B (zh) 一种内嵌永磁同步电机的矢量控制及弱磁方法和系统
JP5957704B2 (ja) 電動機制御装置
Kwon et al. Voltage feedback current control scheme for improved transient performance of permanent magnet synchronous machine drives
Sun et al. Extension of virtual-signal-injection-based MTPA control for interior permanent-magnet synchronous machine drives into the field-weakening region
US8228016B2 (en) Gain adjustment to improve torque linearity in a field weakening region
JP5120670B2 (ja) 電動機駆動装置の制御装置
US8519648B2 (en) Temperature compensation for improved field weakening accuracy
EP2963805B1 (en) Controlling an ac machine
KR102169131B1 (ko) 모터 벡터 제어 방법, 장치와 항공기
WO2011122104A1 (ja) 電動機駆動装置の制御装置
JP5168536B2 (ja) モータ制御装置
JPWO2009040884A1 (ja) 電動機の制御装置
JPWO2013021562A1 (ja) モータの制御装置
WO2018043502A1 (ja) インバータ制御装置および電動機駆動システム
US9350284B2 (en) Power conversion device
JP5752214B2 (ja) 同期機制御装置
KR102199277B1 (ko) 영구자석 동기기의 V/f 운전 시 MTPA 제어 장치 및 방법
WO2016000215A1 (zh) 速度波动的抑制方法、控制装置和压缩机控制系统
US11949353B2 (en) Motor control device
JP4008724B2 (ja) モータ制御装置
JP2010172060A (ja) 永久磁石モータのベクトル制御装置、永久磁石モータのベクトル制御システム、及びスクリュー圧縮器
JP2012120320A (ja) 回転センサレス制御装置
JP2018057077A (ja) 電動機制御装置およびドライブシステム
CN105305916A (zh) 一种永磁同步电机定子磁链弱磁给定方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant