CN110380657A - 一种电动叉车电机弱磁工作时转矩提升方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动叉车电机弱磁工作时转矩提升方法，将原有弱磁控制时采用的电压闭环给定进一步调宽，充分利用空间矢量脉宽调制算法中六边形和其内切圆之间的电压区域，每当电机运行在该区域时，可将电压闭环给定增加，产生额外电磁转矩，每当电机即将退出该区域时，再将电压闭环减小为原有值，将额外电磁转矩降至零，由于转子时间常数的存在，在励磁电流增大或减小后，转子磁场无法立即变化，通过在进入和离开该区域时提前进行判断，进而可以得到较大附加电磁转矩，通过将电压区域进行利用产生附加电磁转矩，可进一步提高电动叉车高速运行时性能指标，有效增加带载能力，相比于传统的弱磁控制方式算法计算量小，算法实现容易。

Description

一种电动叉车电机弱磁工作时转矩提升方法
技术领域
本发明涉及一种电动叉车电机弱磁工作时转矩提升方法，属于电机控制技术领域。
背景技术
感应电机高速时运行在恒功率区域，由于电池电压有限，此时感应电机需采用弱磁控制。传统弱磁控制需增加额外电压闭环和PI调节器来实现。
在感应电机使用磁场定向控制时，为增加母线电压利用率一般使用空间矢量脉宽调制策略。在使用电压闭环实现弱磁控制时，电压给定一般限定在空间矢量脉宽调制中的正六边形内切圆上，此时电机运行在最大电压状态下，电机励磁电流一直维持在最大值，同时可以得到该转速条件下的最大转矩。
电压变换给定限制在正六边形内切圆上原因是可以得到连续旋转的定子电压，同时得到连续的最大电磁转矩，但正六边形和内切圆之间区域是没有利用的。该部分区域的特点是可以达到但无法连续达到，即由该部分产生的额外转矩不能够连续实现，在一个电周期内出现六次脉动，对于电动叉车大惯量负载，这部分附加电磁转矩应予以利用，从而提高电动叉车高速运行时带载能力。
发明内容
本发明要解决的技术问题克服现有的缺陷，提供一种电动叉车电机弱磁工作时转矩提升方法，将原有弱磁控制时采用的电压闭环给定进一步调宽，充分利用空间矢量脉宽调制算法中六边形和其内切圆之间的电压区域，通过将电压区域进行利用产生附加电磁转矩，可进一步提高电动叉车高速运行时性能指标，有效增加带载能力，相比于传统的弱磁控制方式算法计算量小，算法实现容易，可以有效解决背景技术中的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种电动叉车电机弱磁工作时转矩提升方法，该方法包括：将原有弱磁控制时采用的电压闭环给定进一步调宽，充分利用空间矢量脉宽调制算法中六边形和其内切圆之间的电压区域，每当电机运行在该区域时，可将电压闭环给定增加，产生额外电磁转矩，每当电机即将退出该区域时，再将电压闭环减小为原有值，将额外电磁转矩降至零，由于转子时间常数的存在，在励磁电流增大或减小后，转子磁场无法立即变化，通过在进入和离开该区域时提前进行判断，进而可以得到较大附加电磁转矩。
进一步而言，励磁电流的大小由定子电压闭环来确定。
进一步而言，在使用空间矢量脉宽调制条件下，定子电压闭环给定值为六边形的内切圆的半径大小。
本发明有益效果：一种电动叉车电机弱磁工作时转矩提升方法，感应电机高速运行时带载能力是电动叉车重要性能指标之一，感应电机高速运行时将运行在弱磁状态，此时受到最大电流和最大电压双重约束，感应电机转速增加时，反电势也将同步增加，但电池电压为有限值，此时只能减小转子磁场继而减小反电势，使得电机可运行在更高转速，励磁电流的大小不仅决定转速是否可以进一步提升，也决定某一转速下所能产生的最大转矩，通常使用定子电压闭环来确定励磁电流大小，该闭环的给定值的增大可增加感应电机电磁转矩，在使用空间矢量脉宽调制条件下，给定值一般为六边形的内切圆的半径大小，此时内切圆以外和六边形以内连接区域是没有使用的，如果将区域进行利用产生附加电磁转矩，可进一步提高电动叉车高速运行时性能指标，有效增加带载能力，相比于传统的弱磁控制方式算法计算量小，算法实现容易。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1是本发明一种电动叉车电机弱磁工作时转矩提升方法电压调节器结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制，为了更好地说明本发明的具体实施方式，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的，基于本发明中的具体实施方式，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具体实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例：
一种电动叉车电机弱磁工作时转矩提升方法，该方法包括：将原有弱磁控制时采用的电压闭环给定进一步调宽，充分利用空间矢量脉宽调制算法中六边形和其内切圆之间的电压区域，每当电机运行在该区域时，可将电压闭环给定增加，产生额外电磁转矩，每当电机即将退出该区域时，再将电压闭环减小为原有值，将额外电磁转矩降至零，由于转子时间常数的存在，在励磁电流增大或减小后，转子磁场无法立即变化，通过在进入和离开该区域时提前进行判断，进而可以得到较大附加电磁转矩。
更具体而言，励磁电流的大小由定子电压闭环来确定，在使用空间矢量脉宽调制条件下，定子电压闭环给定值为六边形的内切圆的半径大小。
如图1所示为图1电压调节器结构图：
图中Vs,ref是调节器给定值的标幺值,Vs,req是调节器反馈值标幺值，ud,ref是d轴电流调节器计算结果，uq,ref是q轴电流调节器计算结果，id,oft是电压调节器计算结果，id,refbase是非弱磁运行时励磁电流值。
图中Vs,ref由如下函数产生：
式中Vdc是电池电压，△Vref是电压闭环给定补偿值
式中θ是计算补偿相关角度值，如下
θ＝θe-Δθ (3)
式中θe是电角度，△θ是由转子时间常数引起的磁场延时补偿值。
本发明改进于：一种电动叉车电机弱磁工作时转矩提升方法，感应电机高速运行时带载能力是电动叉车重要性能指标之一，感应电机高速运行时将运行在弱磁状态，此时受到最大电流和最大电压双重约束，感应电机转速增加时，反电势也将同步增加，但电池电压为有限值，此时只能减小转子磁场继而减小反电势，使得电机可运行在更高转速，励磁电流的大小不仅决定转速是否可以进一步提升，也决定某一转速下所能产生的最大转矩，通常使用定子电压闭环来确定励磁电流大小，该闭环的给定值的增大可增加感应电机电磁转矩，在使用空间矢量脉宽调制条件下，给定值一般为六边形的内切圆的半径大小，此时内切圆以外和六边形以内连接区域是没有使用的，如果将区域进行利用产生附加电磁转矩，可进一步提高电动叉车高速运行时性能指标。
以上为本发明较佳的实施方式，以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化以及改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种电动叉车电机弱磁工作时转矩提升方法，该方法包括：将原有弱磁控制时采用的电压闭环给定进一步调宽，充分利用空间矢量脉宽调制算法中六边形和其内切圆之间的电压区域，每当电机运行在该区域时，可将电压闭环给定增加，产生额外电磁转矩，每当电机即将退出该区域时，再将电压闭环减小为原有值，将额外电磁转矩降至零，由于转子时间常数的存在，在励磁电流增大或减小后，转子磁场无法立即变化，通过在进入和离开该区域时提前进行判断，进而可以得到较大附加电磁转矩。
2.根据权利要求1所述的一种电动叉车电机弱磁工作时转矩提升方法，其特征在于：励磁电流的大小由定子电压闭环来确定。
3.根据权利要求2所述的一种电动叉车电机弱磁工作时转矩提升方法，其特征在于：在使用空间矢量脉宽调制条件下，定子电压闭环给定值为六边形的内切圆的半径大小。
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CN102882457A (zh) * 2012-10-10 2013-01-16 深圳市航盛电子股份有限公司 一种牵引电机控制装置及方法
CN107508516A (zh) * 2017-09-18 2017-12-22 哈尔滨工业大学 电压拓展区弱磁运行的感应电机高速控制方法
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