CN110995085B - 考虑不可控发电故障的变磁通记忆电机多步调磁控制方法 - Google Patents

考虑不可控发电故障的变磁通记忆电机多步调磁控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110995085B
CN110995085B CN201911051301.6A CN201911051301A CN110995085B CN 110995085 B CN110995085 B CN 110995085B CN 201911051301 A CN201911051301 A CN 201911051301A CN 110995085 B CN110995085 B CN 110995085B
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
rotating speed
memory motor
magnetization state
power generation
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
CN201911051301.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110995085A (zh
Inventor
林鹤云
吕舒康
阳辉
王伟
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.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
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 Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201911051301.6A priority Critical patent/CN110995085B/zh
Publication of CN110995085A publication Critical patent/CN110995085A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110995085B publication Critical patent/CN110995085B/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
    • 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
    • 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

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了一种考虑不可控发电故障的变磁通记忆电机多步调磁控制方法。在应用该控制方法时，变磁通记忆电机将运行在n个不同的磁化状态。根据不可控发电故障发生时电机的稳态模型，得到每一个磁化状态对应的临界最大转速。之后将整个电机转速范围将分为n个部分，对于每一个目标转速，判断其所在的转速区间，然后调节电机的磁化状态到所对应目标磁化状态。本发明公开的分段控制方法能够解决在不可控发电故障下的过电压问题，同时实现电机的弱磁扩速。

Description

考虑不可控发电故障的变磁通记忆电机多步调磁控制方法
所属领域
本发明涉及一种变磁通记忆电机多步调磁控制方法，属于永磁电机控制领域。
背景技术
永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine,PMSM)具有高转矩密度以及低速运行下的高效率等优点。不过由于永磁体的磁动势无法进行调节，其限制了电机的最大转速。为了进一步拓展电机的运行范围，通常需要施加直轴电流进行弱磁，额外的电流励磁导致电机在高速运行时损耗的提高。另一方面，当电机高速运行在弱磁区时，如果发生弱磁失败，即没有负的直轴电流加到电机绕组上，此时电机将工作在不可控发电故障(Uncontrolled Generator Fault,UCGF)状态，产生的电压可能会达到电机额定电压的数倍，过大的电压及其产生的电流会对电机及其驱动系统造成损害。
为了解决永磁同步电机在不可控发电故障下的过电压问题，目前的研究工作主要集中在一些电机参数的的分析和优化上，包括电机转动惯量、电感参数或者凸极率等等。另外在直流母线侧增加能量消耗电路能够在一定程度上缓解过电压问题。英国谢菲尔德诸自强教授针对一种新型混合励磁双凸极电机，提出了一种不可控发电故障主动保护控制策略。
发明内容
技术问题：永磁同步电机通过负直轴电流弱磁处于高速运行时，若发生弱磁失败，电机发生不可控发电故障，产生的过电压和过电流会对整个电机及其驱动系统造成损害。
技术方案：本发明公开了一种考虑不可控发电故障的变磁通记忆电机多步调磁控制方法具体为：变磁通记忆电机运行在n个不同的磁化状态，每一个磁化状态分别对应的一个临界最大转速；整个变磁通记忆电机的转速范围分为n个部分，每个部分分别对应一个目标转速范围；对于每一个目标转速，判断其所在的目标转速区间，调节变磁通记忆电机的磁化状态到目标磁化状态；其中n为正整数。
进一步地，第i个磁化状态对应的临界最大转速ωi通过以下公式进行计算：
Figure BDA0002255396620000011
其中，Um为变磁通记忆电机及其驱动系统在不可控发电故障下所能承受的最大电压，ξ为变磁通记忆电机的凸极率，ψPMi为变磁通记忆电机在第i个磁化状态所对应的永磁磁链。
进一步地，若变磁通记忆电机的目标转速超过对应的临界最大转速，通过施加电流脉冲调节永磁磁链到第i+1个磁化状态所对应的永磁磁链ψPMi+1，直到无法通过施加电流脉冲调节变磁通记忆电机的磁化状态为止。
有益效果
本发明提供的一种考虑不可控发电故障的变磁通记忆电机多步调磁控制方法，能够解决在不可控发电故障下的过电压问题，同时实现电机的弱磁扩速。通过限制每一个磁化状态的转速在临界最大转速之下来避免故障过程中的过电压，同时通过对电机的磁化状态进行调节，实现电机的弱磁扩速。本发明所提出的控制策略解决了不可控发电故障下的过电压问题，也无需考虑电机实际的负载情况。
附图说明
图1为考虑不可控发电故障的变磁通记忆电机多步调磁控制方法原理示意图。
图2为不同磁化状态下的变磁通记忆电机运行范围示意图。
图3为不同磁化状态下的变磁通记忆电机在不可控发电故障发生时最大相电压示意图。
具体实施方式
本发明所提供的一种考虑不可控发电故障的变磁通记忆电机多步调磁控制方法适用于变磁通记忆电机。
本发明公开了一种考虑不可控发电故障的变磁通记忆电机多步调磁控制方法，在应用该控制方法时，变磁通记忆电机将运行在n个不同的磁化状态。根据不可控发电故障发生时电机的稳态模型，得到每一个磁化状态对应的临界最大转速ωi。之后将整个电机转速范围将分为n个部分，对于每一个目标转速，判断其所在的转速区间，然后调节电机的磁化状态到所对应目标磁化状态，即可解决在不可控发电故障下的过电压问题，同时实现电机的弱磁扩速。一旦电机目标转速超过ωi，通过施加电流脉冲调节电机永磁磁链到ψPMi+1，直到无法通过施加电流脉冲调节电机磁化状态为止。
其中，第i个磁化状态对应的临界最大转速ωi通过以下公式进行计算：
Figure BDA0002255396620000021
其中，Um为变磁通记忆电机及其驱动系统在不可控发电故障下所能承受的最大电压，ξ为变磁通记忆电机的凸极率，ψPMi为变磁通记忆电机在第i个磁化状态所对应的永磁磁链。
本发明公开的一种考虑不可控发电故障的变磁通记忆电机多步调磁控制方法运行原理描述如下：
图1所示的控制原理示意图是在传统永磁同步电机电流矢量控制的基础上添加了磁化状态控制器。在本例中，电机运行在三个不同的磁化状态下，每一个磁化状态受到不可控发电故障下最大电压的限制，有对应的转速范围。磁化状态控制器根据目标转速得到对应的电机目标磁化状态，并且根据当前电机磁化状态判断是否需要进行调磁。一旦磁化状态控制器判定有调磁的需要，便会立即产生切换信号，电机电流控制器进入调磁模式。与此同时，由磁化状态控制器产生目标磁化状态通过电流脉冲发生器产生相应的直轴电流脉冲给定信号，并给到直轴电流控制器，通过逆变器向电机施加对应的直轴电流脉冲，实现电机磁化状态的调节。最终，电机能够在不同的磁化状态下运行在安全的转速范围内。
图2为不同磁化状态下变磁通记忆电机运行范围示意图，可以看到通过对磁化状态的控制，电机同样能够实现弱磁扩速。
图3为不同磁化状态下的变磁通记忆电机在不可控发电故障发生时最大相电压示意图，可以看到在应用本发明所提出的多步调磁法后，变磁通记忆电机在不同转速下发生不可控发电故障所产生的最大电压始终小于电机及其驱动系统所能承受的最大电压Um。
以上所述仅是本发明的一种实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.考虑不可控发电故障的变磁通记忆电机多步调磁控制方法，其特征在于，该方法具体为：变磁通记忆电机运行在n个不同的磁化状态，每一个磁化状态分别对应的一个临界最大转速；整个变磁通记忆电机的转速范围分为n个部分，每个部分分别对应一个目标转速范围；对于每一个目标转速，判断其所在的目标转速区间，调节变磁通记忆电机的磁化状态到目标磁化状态；其中n为正整数；
第i个磁化状态对应的临界最大转速ωi通过以下公式进行计算：
Figure FDA0003055639500000011
其中，Um为变磁通记忆电机及其驱动系统在不可控发电故障下所能承受的最大电压，ξ为变磁通记忆电机的凸极率，ψPMi为变磁通记忆电机在第i个磁化状态所对应的永磁磁链。
2.根据权利要求1所述的考虑不可控发电故障的变磁通记忆电机多步调磁控制方法，其特征在于，若变磁通记忆电机的目标转速超过对应的临界最大转速，通过施加电流脉冲调节永磁磁链到第i+1个磁化状态所对应的永磁磁链ψPMi+1，直到无法通过施加电流脉冲调节变磁通记忆电机的磁化状态为止。
CN201911051301.6A 2019-10-31 2019-10-31 考虑不可控发电故障的变磁通记忆电机多步调磁控制方法 Active CN110995085B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911051301.6A CN110995085B (zh) 2019-10-31 2019-10-31 考虑不可控发电故障的变磁通记忆电机多步调磁控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911051301.6A CN110995085B (zh) 2019-10-31 2019-10-31 考虑不可控发电故障的变磁通记忆电机多步调磁控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110995085A CN110995085A (zh) 2020-04-10
CN110995085B true CN110995085B (zh) 2021-06-22

Family

ID=70082786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911051301.6A Active CN110995085B (zh) 2019-10-31 2019-10-31 考虑不可控发电故障的变磁通记忆电机多步调磁控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110995085B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103595324A (zh) * 2013-11-21 2014-02-19 东南大学 一种混合励磁电机弱磁控制方法
CN106992729A (zh) * 2017-05-11 2017-07-28 东南大学 一种定子永磁型记忆电机永磁磁链分段控制方法
CN107171611A (zh) * 2017-07-14 2017-09-15 东南大学 一种定子永磁型记忆电机大转矩输出控制方法
CN108288933A (zh) * 2018-01-17 2018-07-17 东南大学 一种交流调磁型记忆电机分段调磁控制方法
CN109818541A (zh) * 2019-03-13 2019-05-28 东南大学 一种用于磁链观测的记忆电机绕组复用控制方法及系统
CN110098772A (zh) * 2019-04-26 2019-08-06 东南大学 基于功能切换的直流调磁型记忆电机无位置控制方法及系统
JP2019135907A (ja) * 2019-04-05 2019-08-15 東芝インフラシステムズ株式会社 永久磁石回転電機システム
CN110165961A (zh) * 2019-05-21 2019-08-23 东南大学 基于傅里叶拟合的记忆电机调磁电流预测方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103595324A (zh) * 2013-11-21 2014-02-19 东南大学 一种混合励磁电机弱磁控制方法
CN106992729A (zh) * 2017-05-11 2017-07-28 东南大学 一种定子永磁型记忆电机永磁磁链分段控制方法
CN107171611A (zh) * 2017-07-14 2017-09-15 东南大学 一种定子永磁型记忆电机大转矩输出控制方法
CN108288933A (zh) * 2018-01-17 2018-07-17 东南大学 一种交流调磁型记忆电机分段调磁控制方法
CN109818541A (zh) * 2019-03-13 2019-05-28 东南大学 一种用于磁链观测的记忆电机绕组复用控制方法及系统
JP2019135907A (ja) * 2019-04-05 2019-08-15 東芝インフラシステムズ株式会社 永久磁石回転電機システム
CN110098772A (zh) * 2019-04-26 2019-08-06 东南大学 基于功能切换的直流调磁型记忆电机无位置控制方法及系统
CN110165961A (zh) * 2019-05-21 2019-08-23 东南大学 基于傅里叶拟合的记忆电机调磁电流预测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110995085A (zh) 2020-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2813526C (en) Variable-flux motor drive system
Sozer et al. Automatic control of excitation parameters for switched-reluctance motor drives
CN103701384A (zh) 内置式永磁同步电机弱磁控制方法
CN110063012A (zh) 逆变器控制装置
Wang et al. Comparative study of flux-weakening control methods for PMSM drive over wide speed range
CN110943665B (zh) 有失控发电故障保护的直流调磁记忆电机控制方法及系统
JPWO2019065882A1 (ja) インバータ制御装置
CN111654125A (zh) 一种多工作模式永磁同步电机及其控制方法
Lyu et al. Magnetization state selection method for uncontrolled generator fault prevention on variable flux memory machines
US6864658B1 (en) Closed loop control of excitation parameters for switch-reluctance motors
CN110995109B (zh) 一种交流调磁型记忆电机直接转矩磁链控制方法
JP2009225617A (ja) ３相交流モータの巻線切換装置および巻線切換方法
Pothi et al. A new control strategy for hybrid-excited switched-flux permanent magnet machines without the requirement of machine parameters
CN110995085B (zh) 考虑不可控发电故障的变磁通记忆电机多步调磁控制方法
Malekian et al. An optimal current vector control for synchronous reluctance motors incorporating field weakening
Chi et al. Efficiency-optimized flux-weakening control of PMSM incorporating speed regulation
CN113659629B (zh) 一种同步电机化的电力电子并网装置及其控制方法
CN113285646B (zh) 一种不使用外接制动单元的驱动器制动控制方法
CN104113254B (zh) 一种调压调磁电机控制方法
JP2005033932A (ja) モータ制御装置
Sozer et al. Advanced control techniques for switched reluctance machine drives in emerging applications
CN204031033U (zh) 一种基于相切换的多相永磁电机调速系统
Li et al. A novel control strategy of hybrid excited flux-switching machine in both constant torque and power range
CN108418497B (zh) 一种分段绕组电机控制器及控制方法
Chi et al. A robust, efficiency optimized flux-weakening control algorithm for PM synchronous machines

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