CN109831132A - 一种永磁同步电机的弱磁控制方法 - Google Patents

一种永磁同步电机的弱磁控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机的弱磁控制方法，包括以下步骤：利用电压、转矩变化量的方向信息和电压差值幅度大小来确定所需电流参考修正值的大小；电压差值的幅度大小由输出电压与给定参考电压的差值来确定，由电流调节器输出的电压与给定参考值电压的差值大小表示为：电流调节器的输入电流为id*＝id+id,m，式中id为模块产生的参考电流值；id,m为电流参考修正值经过PI值调节后的值；id*为修正后的电流参考值,当电流调节器的输出电压Udc非饱和时，则不开通弱磁控制算法，即如果id,m大于0，则设置id,m为0，本发明的有益效果是：本发明通过控制电机d轴电流的改变从而实现弱磁扩速的目的，能够获得较宽的调速范围，在基速以上高速运行时实现恒功率调速。

Description

一种永磁同步电机的弱磁控制方法
技术领域
本发明涉及永磁同步电机技术领域，具体为一种永磁同步电机的弱磁控制方法。
背景技术
永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，永磁体作为转子产生旋转磁场，三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应，感应三相对称电流，永磁同步电动机具有结构简单，体积小、效率高、功率因数高等优点。目前永磁同步电动机已经在冶金行业、陶瓷行业、橡胶行业、石油行业、纺织行业等行业的中、低压电动机中获得业绩，并逐步积累设计和运行经验。
如图1所示，同样的电机有无弱磁控制它的最高速度相差很大，为了获得较宽的调速范围，在基速以上高速运行时实现恒功率调速，需要对电机进行弱磁控制，永磁同步电机在额定转速以下，可以做到恒转矩调速，当超过额定转速时，不像电励磁电机那样方便，只要减小励磁电流就可做到弱磁升速。对于永磁同步电机，它的转子磁场由永磁体产生，因此不可能直接被减弱，只能通过调节定子电流，即增加定子直轴去磁电流分量来维持高速运行时的电压平衡，达到弱磁扩速的目的。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种永磁同步电机的弱磁控制方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种永磁同步电机的弱磁控制方法，包括以下步骤：利用电压、转矩变化量的方向信息和电压差值幅度大小来确定所需电流参考修正值的大小；电压差值的幅度大小由输出电压与给定参考电压的差值来确定，由电流调节器输出的电压与给定参考值电压的差值大小表示为：
式中Uref为给定参考值电压，Udc为电流调节器的输出电压，Ud为d轴电压，Uq为q轴电压。
作为本发明一种优选的技术方案，电流调节器的输入电流为id*＝id+id,m，式中id为模块产生的参考电流值；id,m为电流参考修正值经过PI值调节后的值；id*为修正后的电流参考值。
作为本发明一种优选的技术方案，当电流调节器的输出电压Udc非饱和时，则不开通弱磁控制算法，即如果id,m大于0，则设置id,m为0。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过控制电机d轴电流的改变从而实现弱磁扩速的目的，能够获得较宽的调速范围，在基速以上高速运行时实现恒功率调速。
附图说明
图1为电机转矩-转速关系示意图；
图2为电枢磁通Φa与永磁励磁磁通Φf关系示意图；
图3为本发明提供的一种永磁同步电机的弱磁控制方法示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图2，额定转速一定时电机电枢电流产生的电枢磁通Φa与永磁励磁磁通Φf在空间垂直，合成磁通Φ幅值和相位维持不变，额定转速以上时，电机电枢电流产生的电枢磁通Φa与永磁励磁磁通Φf在空间不再垂直，大于90°，合成磁通Φ幅值减小，相位增加，电机转速上升，因此弱磁控制就是利用直轴电枢反应使电机气隙磁场减弱，从而达到等效于减弱磁场的效果。
针对上述，本发明提供一种永磁同步电机的弱磁控制方法，包括以下步骤：利用电压、转矩变化量的方向信息和电压差值幅度大小来确定所需电流参考修正值的大小；如图3所示，电压差值的幅度大小由输出电压与给定参考电压的差值来确定，由电流调节器输出的电压与给定参考值电压的差值大小表示为：
式中Uref为给定参考值电压，Udc为电流调节器的输出电压，Ud为d轴电压，Uq为q轴电压。
运行时，当ΔU＜0，此时输出电压没有达到饱和，随着转速的增加，ΔU逐渐变大，当ΔU＝0，电机从最大转矩电压比曲线切换到弱磁区域进行弱磁运行。
在具体实施过程中，电流调节器的输入电流为id*＝id+id,m，式中id为模块产生的参考电流值；id,m为电流参考修正值经过PI值调节后的值；id*为修正后的电流参考值，进一步的当电流调节器的输出电压Udc非饱和时，则不开通弱磁控制算法，即如果id,m大于0，则设置id,m为0，其目的是为了使输出电压不超过逆变器所能承受的最大电压。
基于上述，本发明具有的优点在于：本发明通过控制电机d轴电流的改变从而实现弱磁扩速的目的，能够获得较宽的调速范围，在基速以上高速运行时实现恒功率调速。
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 (3)

1.一种永磁同步电机的弱磁控制方法，其特征在于包括以下步骤：利用电压、转矩变化量的方向信息和电压差值幅度大小来确定所需电流参考修正值的大小；电压差值的幅度大小由输出电压与给定参考电压的差值来确定，由电流调节器输出的电压与给定参考值电压的差值大小表示为：
式中Uref为给定参考值电压，Udc为电流调节器的输出电压，Ud为d轴电压，Uq为q轴电压。
2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机的弱磁控制方法，其特征在于：电流调节器的输入电流为id*＝id+id,m，式中id为模块产生的参考电流值；id,m为电流参考修正值经过PI值调节后的值；id*为修正后的电流参考值。
3.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机的弱磁控制方法，其特征在于：当电流调节器的输出电压Udc非饱和时，则不开通弱磁控制算法，即如果id,m大于0，则设置id,m为0。
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