CN107623469B - 一种直流偏置正弦电流电机的弱磁控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流偏置正弦电流电机的弱磁控制装置和方法，其中装置包括：速度调节器、电流分配器、d轴电流调节器、q轴电流调节器、0轴电流调节器、第一给定电压移相模块、第二给定电压移相模块、第一脉宽调节器、第二脉宽调节器、变流器、直流偏置正弦电流电机、速度传感器以及旋转坐标变换模块。本发明根据电枢电流给定值和电机转速反馈值，保持电机合成反电动势恒定为电机端电压最大值，同时，电机电枢电流合成值小于等于额定值，电枢电流合成值恒定为电机电枢电流最大值，得到d轴、q轴和0轴电流给定值，有效提高了直流偏置正弦电流电机在弱磁区间输出转矩的能力，实现直流偏置正弦电流电机高速宽范围运行的目的。

Description

一种直流偏置正弦电流电机的弱磁控制装置和方法

技术领域

本发明属于交流电机与驱动控制领域，更具体地，涉及一种直流偏置正弦电流电机的弱磁控制装置和方法。

背景技术

永磁电机具有高功率密度、高效率、高功率因数等优点。但永磁电机成本较高；而且永磁电机的主气隙磁场由永磁体产生，在电机运行过程中难以调节，影响电机的调速范围。传统永磁电机大都采用基于分区控制的矢量控制算法，额定转速以下为恒转矩区；额定转速以上为恒功率区，在此区间内利用d轴电流进行弱磁控制。但是在进入深度弱磁区间时，只考虑了绕组的电压极限，而没有充分利用绕组的电流极限，因此其输出转矩能力有所下降。

由此可见，现有技术存在弱磁区间输出转矩的能力差以及无法在高速宽范围运行的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种直流偏置正弦电流电机的弱磁控制装置和方法，由此解决现有技术存在弱磁区间输出转矩的能力差以及无法在高速宽范围运行的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种直流偏置正弦电流电机的弱磁控制装置，包括：

速度调节器，用于接收电机转速给定值ω_r*与电机转速反馈值ω_r的差值，输出电枢电流给定值i*；

电流分配器，用于接收电枢电流给定值i*和电机转速反馈值ω_r，输出d轴电流给定值i_d*、q轴电流给定值i_q*和0轴电流给定值i₀*；

d轴电流调节器，用于接收d轴电流给定值i_d*与d轴电流反馈值i_d的差值，输出d轴电压给定值u_d*；q轴电流调节器，用于接收q轴电流给定值i_q*与q轴电流反馈值i_q的差值，输出q轴电压给定值u_q*；0轴电流调节器用于接收0轴电流给定值i₀*与0轴电流反馈值i₀的差值，输出0轴电压给定值u₀*；

第一给定电压移相模块，用于接收d轴电压给定值u_d*、q轴电压给定值u_q*与转子位置信号θ_r，输出相位滞后于u_d*和u_q*的合成电压30度，大小为合成电压倍的电压矢量，并将其变换到静止坐标系，得到u_α1*、u_β1*；第二给定电压移相模块，用于接收d轴电压给定值u_d*，q轴电压给定值u_q*与转子位置信号θ_r，输出相位滞后于u_d*和u_q*的合成电压150度，大小为合成电压倍的电压矢量，并将其变换到静止坐标系，得到u_α2*、u_β2*；

第一脉宽调节器，用于接收u_α1*、u_β1*和u₀*，进行空间矢量脉宽调制，产生第一逆变器的A1、B1、C1相PWM信号PWM1-6；第二脉宽调节器，用于接收u_α2*、u_β2*和u₀*，进行空间矢量脉宽调制，产生第二逆变器的A2、B2、C2相PWM信号PWM7-12；

变流器包括直流电源和12个IGBT，其中，6个IGBT组成第一逆变器，其输出端A1、B1、C1分别连接直流偏置正弦电流电机A、B、C相的输入端；另外6个IGBT组成第二逆变器，其输出端A2、B2、C2分别连接直流偏置正弦电流电机A、B、C相的输出端；变流器的输出电压作用在直流偏置正弦电流电机的三相绕组上，控制直流偏置正弦电流电机三相绕组A、B、C相的电流，产生对应于输入PWM信号的带直流偏置的正弦电流信号，控制直流偏置正弦电流电机运行；

速度传感器，用于对转子位置信号θ_r进行微分得到电机转速反馈值ω_r；

旋转坐标变换模块，用于接收电机转子位置信号θ_r，A、B、C相电流i_a、i_b、i_c，得到d轴电流反馈值i_d、q轴电流反馈值i_q、0轴电流反馈值i₀。

进一步的，速度调节器通过调节i*，使得ω_r*-ω_r为零，d轴电流调节器通过调节u_d*，使得i_d*-i_d为零，q轴电流调节器通过调节u_q*，使得i_q*-i_q为零，0轴电流调节器通过调节u₀*，使得i₀*-i₀为零，实现对ω_r*、i_d*、i_q*和i₀*进行无差跟踪。

进一步的，电流分配器对电枢电流给定值i*以及电机转速反馈值ω_r按下式进行计算，且满足约束条件时，得到d轴电流给定值i_d*、q轴电流给定值i_q*和0轴电流给定值i₀*：

其中，d轴电感与q轴电感相等，表示为L，L₀为0轴电感，u为电机端电压最大值，n_r为电机转子极对数，以计算的到的d轴、q轴、0轴电流给定值作为直流偏置正弦电流电机的控制量。

进一步的，约束条件为：保持电机合成反电动势恒定为电机端电压最大值，同时，电机电枢电流合成值小于等于额定值，电枢电流合成值恒定为电机电枢电流最大值，电机的d轴、q轴、0轴电流给定值满足下式：

其中，E_s为电机合成反电势，ω_e为电机电角速度，i_s为电机电枢电流合成值，i_max为电机电枢电流最大值。

进一步的，第一给定电压移相模块得到u_α1*、u_β1*，包括下述过程：

所述第一给定电压移相模块对电机转子位置信号θ_r以及u_d*、u_q*进行旋转-静止坐标变换，得到u_α1*、u_β1*，

其中，u_α1*为静止坐标系下第一逆变器的α轴电压的给定值，u_β1*为静止坐标系下第一逆变器的β轴电压的给定值，

所述第二给定电压移相模块对电机转子位置信号θ_r以及u_d*、u_q*进行旋转-静止坐标变换，得到u_α2*、u_β2*，

其中，u_α2*为静止坐标系下第二逆变器的α轴电压的给定值，u_β2*为静止坐标系下第二逆变器的β轴电压的给定值。

进一步的，第一脉宽调制器产生第一逆变器的A1、B1、C1相PWM信号包括下述过程：

所述脉宽调制器对u_α1*、u_β1*进行空间矢量脉宽调制，调制产生A相、B相、C相交流电压占空比信号T_a、T_b、T_c；针输入直流给定电压u₀*，得到一个直流电压占空比信号T₀＝u₀*/u_dc，其中，u_dc为变流器直流母线电源电压；最终得到A相PWM信号占空比T_A∶T_A＝T_a+T₀；B相PWM信号占空比T_B∶T_B＝T_a+T₀；C相PWM信号占空比T_C∶T_C＝T_a+T₀。

进一步的，电流变换器对电机转子位置信号θ_r以及i_a、i_b、i_c按下式进行静止-旋转坐标变换，d轴电流反馈值i_d、q轴电流反馈值i_q、0轴电流反馈值i₀：

按照本发明的另一方面，提供了一种直流偏置正弦电流电机的弱磁控制方法，包括：

(1)通过调节电枢电流给定值i*，使得电机转速给定值ω_r*与电机转速反馈值ω_r的差值为零，电机转速反馈值ω_r通过对转子位置信号θ_r进行微分得到；

(2)根据电枢电流给定值i*和电机转速反馈值ω_r，保持电机合成反电动势恒定为电机端电压最大值，同时，电机电枢电流合成值小于等于额定值，电枢电流合成值恒定为电机电枢电流最大值，得到d轴电流给定值i_d*、q轴电流给定值i_q*和0轴电流给定值i₀*；

(3)通过调节d轴电压给定值u_d*，使得d轴电流给定值i_d*与d轴电流反馈值i_d的差值为零，通过调节q轴电压给定值u_q*，使得q轴电流给定值i_q*与q轴电流反馈值i_q的差值为零，通过调节0轴电压给定值u₀*，使得0轴电流给定值i₀*与0轴电流反馈值i₀的差值为零，i_d、i_q和i₀根据电机转子位置信号θ_r，A、B、C相电流i_a、i_b、i_c得到；

(4)根据d轴电压给定值u_d*、q轴电压给定值u_q*与转子位置信号θ_r，得到相位滞后于u_d*和u_q*的合成电压30度，大小为合成电压倍的电压矢量，并将其变换到静止坐标系，得到u_α1*、u_β1*；根据d轴电压给定值u_d*，q轴电压给定值u_q*与转子位置信号θ_r，得到相位滞后于u_d*和u_q*的合成电压150度，大小为合成电压倍的电压矢量，并将其变换到静止坐标系，得到u_α2*、u_β2*；

(5)对u_α1*、u_β1*和u₀*，进行空间矢量脉宽调制，产生A1、B1、C1相PWM信号PWM1-6，通过第一逆变器得到第一电压；对u_α2*、u_β2*和u₀*，进行空间矢量脉宽调制，产生A2、B2、C2相PWM信号PWM7-12，通过第二逆变器得到第二电压；

(6)将第一电压和第二电压输入直流偏置正弦电流电机，产生带直流偏置的正弦电流信号，控制直流偏置正弦电流电机运行。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明装置针对直流偏置正弦电流电机自身结构特点，具有更高的控制精度和稳定性，有效提高了直流偏置正弦电流电机在弱磁区间输出转矩的能力，实现直流偏置正弦电流电机高速宽范围运行的目的。

(2)本发明方法根据电枢电流给定值和电机转速反馈值，保持电机合成反电动势恒定为电机端电压最大值，同时，电机电枢电流合成值小于等于额定值，电枢电流合成值恒定为电机电枢电流最大值，得到d轴、q轴和0轴电流给定值作为直流偏置正弦电流电机的控制量。使得本发明方法在弱磁调速区间具有更好的输出转矩能力，调速范围也更宽，显著提高直流偏置正弦电流电机的调速性能，适用于此类电机的驱动控制。

附图说明

图1是本发明实施例提供的直流偏置正弦电流电机的结构；

图2为本发明实施例提供的直流偏置正弦电流电机相电流波形；

图3是本发明实施例提供的一种直流偏置正弦电流电机的弱磁控制装置原理图；

图4是本发明实施例1提供的电机相电流有效值为19A时d轴、q轴、0轴电流-转速波形图；

图5是本发明实施例1提供的电磁转矩-转速波形图；

图6是本发明实施例1提供的输出功率-转速波形图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明实施例提供的直流偏置正弦电流电机，其结构如图1所示，包括定子1、转子2、绕组3，以及转轴、机壳、端盖、位置编码器等其他通用结构件。这种电机的相电流除了交变分量外，还含有直流分量，其每相绕组电流波形如图2所示。其中直流部分用于构建励磁磁场回路，交流部分用于产生电磁转矩。通过调节直流偏置电流可以灵活地调节气隙磁场，在高速运行时可有效提高电机弱磁升速能力。

如图3所示，本发明包括速度调节器1、电流分配器2、d轴电流调节器3a、q轴电流调节器3b、0轴电流调节器3c、第一给定电压移相模块4a、第二给定电压移相模块4b、第一脉宽调节器5a、第二脉宽调节器5b、变流器6、直流偏置正弦电流电机7、速度传感器8以及旋转坐标变换模块9，脉宽调节器1表示第一脉宽调节器，脉宽调节器2表示第二脉宽调节器

将电机转速给定值ω_r*与电机转速反馈值ω_r的差值送入速度调节器1，速度调节器1输出电枢电流给定值i*，通过调节i*，使得ω_r*与ω_r的差值始终为零，即ω_r始终跟随ω_r*的变化而变化。

所述电机转速反馈值ω_r由速度传感器8检测获取的转子位置信号θ_r进行微分得到，ω_r＝dθ_r/dt；

电枢电流给定值i*和电机转速反馈值ω_r送入电流分配器2，所述电流分配器通过计算得到d轴电流给定值i_d*、q轴电流给定值i_q*、0轴电流给定值i₀*作为混合励磁电机的控制量，对直流偏置正弦电流电机进行控制。

d轴电流给定值i_d*与d轴电流反馈值i_d的差值送入d轴电流调节器3a，所述d轴电流调节器输出d轴电压给定值u_d*，通过调节u_d*，使得i_d*-i_d始终为零，即对i_d*进行无差跟踪；

q轴电流给定值i_q*与q轴电流反馈值i_q的差值送入q轴电流调节器3b，所述q轴电流调节器输出q轴电压给定值u_q*，通过调节u_q*，使得i_q*-i_q始终为零，即对i_q*进行无差跟踪；

0轴电流给定值i₀*与0轴电流反馈值i₀的差值送入0轴电流调节器3c，所述0轴电流调节器输出0轴电压给定值u₀*，通过调节u₀*，使得i₀*-i₀始终为零，即对i₀*进行无差跟踪；

d轴电压给定值u_d*，q轴电压给定值u_q*与转子位置信号θ_r送入给第一定电压移相模块4a，所述第一给定电压移相模块将u_d*、u_q*合成的电压矢量分解为相位滞后于合成电压矢量30度，大小为合成电压矢量倍的电压矢量u_α1*、u_β1*。

d轴电压给定值u_d*，q轴电压给定值u_q*与转子位置信号θ_r送入第二给定电压移相模块4b，所述第二给定电压移相模块将u_d*、u_q*合成的电压矢量分解为相位滞后于合成电压矢量150度，大小为合成电压矢量倍的电压矢量u_α2*、u_β2*。

u_α1*、u_β1*、u₀*输入第一脉宽调制器5a，进行空间矢量脉宽调制(SVPWM)，分别产生第一逆变器的A1、B1、C1相PWM信号PWM1-6；u_α2*、u_β2*、u₀*输入第二脉宽调制器5b，进行空间矢量脉宽调制(SVPWM)，分别产生第二逆变器的A2、B2、C2相PWM信号PWM7-12；

如图3所示，变流器6的输出电压作用在直流偏置正线电流电机相绕组上，控制直流偏置正弦电流电机7绕组A、B、C相的电流，产生对应于输入PWM信号的带直流偏置的正弦电流信号，最终实现d、q、0轴电流的无差跟踪；

电机转子位置信号θ_r，以及A、B、C相电流i_a、i_b、i_c送入所述旋转坐标变换模块9，经过旋转坐标变换模块9得到d、q、0轴直流电流信号，并分别作为d轴电流反馈值i_d、q轴电流反馈值i_q、0轴电流反馈值i₀。

当电机转速高于额定转速时，此时采用弱磁算法进一步提高电机转速。具体方法为：忽略电枢电阻，保持电机合成反电动势恒定为电机端电压最大值，据此分配d轴、q轴、0轴电流，可以提高电机转矩输出能力。包括如下步骤：

(1)当电机进入恒功率区时，保持电机合成反电动势恒定为电机端电压最大值，电机的d轴、q轴、0轴电流满足下式：

其中，E_s为电机合成反电势，ω_e为电机电角速度，d轴电感与q轴电感相等，表示为L。L₀为零轴电感，i_d为电枢电流的d轴分量，i_q为电枢电流的q轴分量，i₀为电枢电流的0轴分量，U_max为电机端电压最大值。

(2)同时，电机电枢电流合成值不能超过额定值，电枢电流合成值恒定为电机电枢电流最大值，在使用恒幅值旋转坐标变换的前提下，电机的d轴、q轴、0轴电流满足下式：

i_s为电机电枢电流合成值，i_max为电机电枢电流最大值。

(3)另一方面，电机输出电磁转矩Te通过下式计算：

其中，n_p为电机极对数。

(4)在不超过各自额定值的前提下，将式(1)和式(2)作为约束条件，将式(3)作为目标函数。为了简化求解过程，将目标函数变形为：

ln(i_qi₀)＝ln i_q+ln i₀ (4)

构建拉格朗日函数

并分别对i_d、i_q、i₀、λ₁、λ₂求偏导数，得：

可以解得，最大值时对应的电枢电流给定值和励磁电流给定值为：

以计算的到的d轴、q轴、0轴电流给定值作为直流偏置正弦电流电机的控制量。d轴电流给定值i_d*与d轴电流反馈值i_d相等，q轴电流给定值i_q*与q轴电流反馈值i_q相同，0轴电流给定值i₀*与0轴电流反馈值i₀相同。

总体而言，本发明提供的直流偏置正弦电流电机弱磁控制装置，针对直流偏置正弦电流电机自身结构特点，采取保持合成反电势为恒定值的弱磁控制策略，实现了混合励磁电机高速宽范围运行的目的；相比于传统保持q轴反电势为恒定值的算法，本发明装置具有更高的控制精度和稳定性，弱磁区以输出转矩为优化目标制定电流分配策略，提高了电机高速运行时的转矩输出能力。

实施例1

按照图3所示装置，在MATLAB/SIMULINK环境下搭建仿真模型，电机参数如表1：

表1直流偏置正弦电流电机主要设计参数

参数	数值
		转子极对数	10
电枢绕组电阻R<sub>s</sub>(Q)	0.088
		直轴电感L<sub>d</sub>(uH)	596.05
交轴电感L<sub>q</sub>(uH)	596.05
		零轴电感L<sub>0</sub>(uH)	317.12
额定转矩T<sub>e</sub>(Nm)	2.2
		额定转速n(rpm)	1500
电枢电流额定值(A)	19
		绕组端电压(V)	19

电机电枢电流有效值为19A时，为电机的额定工作状态，此时的d轴、q轴、0轴电流-转速波形如图4所示，随着转速的增加，电机的0轴电流逐渐增大，同时d轴电流由0逐渐减小，q轴电流也逐渐减小。d轴、q轴、0轴电流按图4所示曲线配合时，电机在不同转速下可以输出最大的转矩；不同转速下电机的最大输出转矩随转速变化的波形如图5所示。相比于传统保持d轴电流恒为零的弱磁算法，以3000rpm的转速为例，提出的算法比传统算法提高了约164.5％(1.0Nm)的输出转矩。提出的算法在转速1500rpm以上弱磁工作区间，有效增加直流偏置正弦电流电机的转矩输出能力；不同转速下电机的最大输出功率随转速变化的波形如图6所示。以3000rpm的转速为例，提出的算法比传统算法提高了约164.5％(313.9W)的输出功率。相比于传统弱磁算法，本发明提出的算法可有效增加直流偏置正弦电流电机的输出功率。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种直流偏置正弦电流电机的弱磁控制装置，其特征在于，包括：

速度调节器(1)，用于接收电机转速给定值ω_r*与电机转速反馈值ω_r的差值，输出电枢电流给定值i*；

电流分配器(2)，用于接收电枢电流给定值i*和电机转速反馈值ω_r，输出d轴电流给定值i_d*、q轴电流给定值i_q*和0轴电流给定值i₀*；

d轴电流调节器(3a)，用于接收d轴电流给定值i_d*与d轴电流反馈值i_d的差值，输出d轴电压给定值u_d*；q轴电流调节器(3b)，用于接收q轴电流给定值i_q*与q轴电流反馈值i_q的差值，输出q轴电压给定值u_q*；0轴电流调节器(3c)用于接收0轴电流给定值i₀*与0轴电流反馈值i₀的差值，输出0轴电压给定值u₀*；

第一给定电压移相模块(4a)，用于接收d轴电压给定值u_d*、q轴电压给定值u_q*与转子位置信号θ_r，输出相位滞后于u_d*和u_q*的合成电压30度，大小为合成电压倍的电压矢量，并将其变换到静止坐标系，得到u_α1*、u_β1*；第二给定电压移相模块(4b)，用于接收d轴电压给定值u_d*，q轴电压给定值u_q*与转子位置信号θ_r，输出相位滞后于u_d*和u_q*的合成电压150度，大小为合成电压倍的电压矢量，并将其变换到静止坐标系，得到u_α2*、u_β2*；

第一脉宽调节器(5a)，用于接收u_α1*、u_β1*和u₀*，进行空间矢量脉宽调制，产生第一逆变器的A1、B1、C1相PWM信号PWM1-6；第二脉宽调节器(5b)，用于接收u_α2*、u_β2*和u₀*，进行空间矢量脉宽调制，产生第二逆变器的A2、B2、C2相PWM信号PWM7-12；

变流器(6)包括直流电源和12个IGBT，其中，6个IGBT组成第一逆变器，其输出端A1、B1、C1分别连接直流偏置正弦电流电机(7)A、B、C相的输入端；另外6个IGBT组成第二逆变器，其输出端A2、B2、C2分别连接直流偏置正弦电流电机(7)A、B、C相的输出端；变流器(6)的输出电压作用在直流偏置正弦电流电机(7)的三相绕组上，控制直流偏置正弦电流电机(7)三相绕组A、B、C相的电流，产生对应于输入PWM信号的带直流偏置的正弦电流信号，控制直流偏置正弦电流电机运行；

速度传感器(8)，用于对转子位置信号θ_r进行微分得到电机转速反馈值ω_r；

旋转坐标变换模块(9)，用于接收电机转子位置信号θ_r，A、B、C相电流i_a、i_b、i_c，得到d轴电流反馈值i_d、q轴电流反馈值i_q、0轴电流反馈值i₀；

所述电流分配器(2)对电枢电流给定值i*以及电机转速反馈值ω_r按下式进行计算，且满足约束条件时，得到d轴电流给定值i_d*、q轴电流给定值i_q*和0轴电流给定值i₀*：

其中，d轴电感与q轴电感相等，表示为L，L₀为0轴电感，u为电机端电压最大值，n_r为电机转子极对数，以计算得到的d轴、q轴、0轴电流给定值作为直流偏置正弦电流电机的控制量；

所述约束条件为：保持电机合成反电动势恒定为电机端电压最大值，同时，电机电枢电流合成值小于等于额定值，电枢电流合成值恒定为电机电枢电流最大值，电机的d轴、q轴、0轴电流给定值满足下式：

其中，E_s为电机合成反电势，ω_e为电机电角速度，i_s为电机电枢电流合成值，i_max为电机电枢电流最大值。

2.如权利要求1所述的一种直流偏置正弦电流电机的弱磁控制装置，其特征在于，所述速度调节器(1)通过调节i*，使得ω_r*-ω_r为零，d轴电流调节器(3a)通过调节u_d*，使得i_d*-i_d为零，q轴电流调节器(3b)通过调节u_q*，使得i_q*-i_q为零，0轴电流调节器(3c)通过调节u₀*，使得i₀*-i₀为零，实现对ω_r*、i_d*、i_q*和i₀*进行无差跟踪。

3.如权利要求1所述的一种直流偏置正弦电流电机的弱磁控制装置，其特征在于，所述第一给定电压移相模块(4a)对电机转子位置信号θ_r以及u_d*、u_q*进行旋转-静止坐标变换，得到u_α1*、u_β1*,

其中，u_α1*为静止坐标系下第一逆变器的α轴电压的给定值，u_β1*为静止坐标系下第一逆变器的β轴电压的给定值，

所述第二给定电压移相模块(4b)对电机转子位置信号θ_r以及u_d*、u_q*进行旋转-静止坐标变换，得到u_α2*、u_β2*，

其中，u_α2*为静止坐标系下第二逆变器的α轴电压的给定值，u_β2*为静止坐标系下第二逆变器的β轴电压的给定值。

4.如权利要求1所述的一种直流偏置正弦电流电机的弱磁控制装置的控制方法，其特征在于，包括：

(1)通过调节电枢电流给定值i*，使得电机转速给定值ω_r*与电机转速反馈值ω_r的差值为零，电机转速反馈值ω_r通过对转子位置信号θ_r进行微分得到；

(2)根据电枢电流给定值i*和电机转速反馈值ω_r，保持电机合成反电动势恒定为电机端电压最大值，同时，电机电枢电流合成值小于等于额定值，电枢电流合成值恒定为电机电枢电流最大值，得到d轴电流给定值i_d*、q轴电流给定值i_q*和0轴电流给定值i₀*；

(3)通过调节d轴电压给定值u_d*，使得d轴电流给定值i_d*与d轴电流反馈值i_d的差值为零，通过调节q轴电压给定值u_q*，使得q轴电流给定值i_q*与q轴电流反馈值i_q的差值为零，通过调节0轴电压给定值u₀*，使得0轴电流给定值i₀*与0轴电流反馈值i₀的差值为零，i_d、i_q和i₀根据电机转子位置信号θ_r，A、B、C相电流i_a、i_b、i_c得到；

(4)根据d轴电压给定值u_d*、q轴电压给定值u_q*与转子位置信号θ_r，得到相位滞后于u_d*和u_q*的合成电压30度，大小为合成电压倍的电压矢量，并将其变换到静止坐标系，得到u_α1*、u_β1*；根据d轴电压给定值u_d*，q轴电压给定值u_q*与转子位置信号θ_r，得到相位滞后于u_d*和u_q*的合成电压150度，大小为合成电压倍的电压矢量，并将其变换到静止坐标系，得到u_α2*、u_β2*；

(5)对u_α1*、u_β1*和u₀*，进行空间矢量脉宽调制，产生A1、B1、C1相PWM信号PWM1-6，通过第一逆变器得到第一电压；对u_α2*、u_β2*和u₀*，进行空间矢量脉宽调制，产生A2、B2、C2相PWM信号PWM7-12，通过第二逆变器得到第二电压；

(6)将第一电压和第二电压输入直流偏置正弦电流电机，产生带直流偏置的正弦电流信号，控制直流偏置正弦电流电机运行。