CN117155193A - 用于外部励磁的同步机的定子磁通辅助和过励磁 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于外部励磁的同步机的定子磁通辅助和过励磁。根据一个方面，提供了一种用于驱动器的设备，该驱动器用于驱动外部励磁的同步电机。该设备包括用于执行以下操作的装置。该设备使得驱动器在用于实现单位功率因数的初级操作模式下操作。该设备监测定子磁通链负载角参考、定子磁通链参考和转矩参考。响应于定子磁通链负载角参考在稳定状态下达到或超过用于稳定状态操作的预定义的最大允许定子磁通链负载角，该设备使得驱动器在定子磁通辅助操作模式下进行操作。在定子磁通辅助操作模式下，将用于允许利用单位功率因数或最大化的子单位功率因数以预定义的最大允许定子磁通链负载角进行操作的增加的定子磁通链用作定子磁通链参考。

Description

用于外部励磁的同步机的定子磁通辅助和过励磁

技术领域

各种示例实施方式涉及工业过程的控制。

背景技术

在同步电动机中，电机轴的(即，转子的)旋转与稳定状态下的供应电流的频率同步，使得旋转时段恰好等于整数个交流(AC)周期。用于控制同步电动机的一种常见方式是所谓的矢量控制，在矢量控制中，通过控制定子电流矢量来控制电机的转矩。

然而，同步机的长弱磁范围和/或短时过载在要求高的同步机应用中(例如，在金属工业中)是典型的。利用传统的单位功率因数控制，定子磁通链负载角在前述操作点中具有高值，并且因此通常不能达到转矩要求。

发明内容

根据一方面，提供了独立权利要求的主题。在从属权利要求中限定了实施方式。

在附图和以下描述中更详细地阐述了实现方式的一个或更多个示例。其他特征将根据说明书和附图以及根据权利要求而变得明显。

一些实施方式提供了用于对同步电机执行角位置误差估计的设备、方法和计算机可读介质。

附图说明

在下文中，将参照附图更详细地描述示例实施方式，在附图中：

图1A示出了根据实施方式的示例性工业系统；

图1B示出了根据实施方式的用于图1A的示例性工业系统的驱动的计算装置；

图2至图3示出了根据实施方式的示例性处理；以及

图4示出了励磁电流参考计算的示例性框图。

具体实施方式

以下实施方式仅作为示例来呈现。虽然说明书可能在本文的若干位置中提及“一”、“一个”或“一些”实施方式和/或示例，但是这并不一定意味着每次提及是针对相同实施方式或示例，或者特定特征仅适用于单个实施方式和/或示例。也可以组合不同实施方式和/或示例的单个特征以提供其他实施方式和/或示例。

如在本申请中使用的，术语“电路系统”可以指代以下中的一个或更多个或者全部：(a)仅硬件电路实现方式，例如仅在模拟和/或数字电路系统中的实现方式，以及(b)硬件电路以及软件(和/或固件)的组合，例如(视情况而定)：(i)模拟和/或数字硬件电路与软件/固件的组合，以及(ii)具有软件的硬件处理器的任何部分，其包括一起工作以使诸如终端装置或接入节点的设备执行各种功能的数字信号处理器、软件和存储器，以及(c)需要用于操作的软件(例如，固件)的硬件电路和处理器，例如微处理器或微处理器的一部分，但当针对操作不需要该软件时，该软件可以不存在。“电路系统”的该定义适用于本申请中该术语的所有使用，包括任何权利要求。作为又一示例，如在本申请中使用的，术语“电路系统”还涵盖仅硬件电路或处理器(或多个处理器)的实现方式或者硬件电路或处理器的一部分及其(或它们的)所附软件和/或固件的实现方式。

同步电机是电动机，其中电机轴的(即，转子的)旋转与稳定状态下的供应电流的频率同步，使得旋转时段等于整数个交流(AC)周期。

外部励磁(或外部磁化)的同步电机用于工业、运输和公用事业部门中的各种应用。在外部励磁的同步电机中，同步电机的转子经由被称为滑环的旋转电接触件和导电刷连接至DC电源。替选地，可以采用无刷励磁器来实现所述DC连接。

用于控制外部励磁的同步电机的一种常见方式是所谓的矢量控制，在矢量控制中，通过控制定子电流和/或电压矢量来控制机器的转矩。定子电流/电压矢量是包括两个正交的定子电流/电压分量的矢量，两个正交的定子电流/电压分量从三相AC电机的定子电流/电压得出。所述分量中的一个分量限定电机的磁通，另一个限定电机的转矩。这些定子电流/电压分量可以分别作为α轴和β轴定子电流/电压写入静止参考帧或者作为d轴和q轴定子电流/电压写入运动参考帧(与转子同步运动)。矢量控制中的实际控制通常针对d轴和q轴定子电流或电压来执行，而α轴和β轴定子电流或电压实际用于驱动同步电机。可以使用逆派克(Park)变换将d轴和q轴电流/电压转换成α轴和β轴电流/电压，而使用派克变换可以进行相反的变换。

在常规的直接磁通链控制(DFLC)中，理想地，根本不使用电流矢量控制，尽管在实践中这是不可行的。晶体管开关导致非线性电流相关的电压降。电源开关需要一定时间来接通或关断，并且在该时间期间，难以估计电压。电机线缆中和定子绕组中的电阻电压降导致进一步的不确定性。电压模型基于积分(参见等式(22))，并且也对误差进行积分。即使对所有这些电压降具有相当准确的估计，基于纯电压积分的估计也是不正确的。DFLC方法保持定子磁通链估计原点处于居中。如果其包含累积误差，则真实的电机定子磁通链不正确地漂移。

用于克服前面段落中提及的问题的一种特定类型的矢量控制是所谓的直接转矩控制(DTC)。DTC对应于DFLC的高级形式，在DTC中，利用定子电压矢量来直接控制同步电机的定子磁通链，如常规的DFLC中那样，同时还采用使定子磁通链估计在低频时也保持准确的电流模型(即采用电流反馈校正)。该电流模型可以具体地基于所测量的定子电流和电机电感参数(参见等式(23))。可以通过对定子磁通链矢量的旋转速度进行加速来改变同步电机的转矩。

因此，为了使用DTC获得最佳性能，必须基于例如电机模型参数和负载来控制磁场绕组的励磁电流。已知用于计算和控制励磁电流参考(即，励磁电流的期望值)的许多不同的控制方案。例如，所谓的单位功率因数控制(即，旨在将稳定状态下的功率因数保持在1的控制方案)对静态性能是有利的，因为定子电流然后可以被充分地用于转矩产生。

弱磁范围是高于弱磁点的角速度范围(即，与标称定子磁通链和最大可用电压对应的特定角速度)。在不降低定子磁通链模量(即定子磁通链的绝对值)的情况下，旋转速度不能增加到高于弱磁点。特别是在所述弱磁范围内，驱动稳定性在很大程度上取决于励磁控制。与大多数传统的矢量控制方法不同，常规DTC不能直接调整定子磁通链负载角，而是定子磁通链负载角根据同步电机的负载和磁状态自由形成。

在某些要求高的同步电机应用中(例如，在金属工业中)，(外部励磁的)同步电机的长弱磁范围和/或短时过载是典型的。利用传统的单位功率因数DTC控制，定子磁通链负载角在上述操作点具有高值，并且因此通常不能达到期望的转矩要求。

下面要详细讨论的实施方式试图克服在所述要求更高的外部励磁的同步电机应用中遇到的前述问题。具体地，一些实施方式提供了具有三种不同操作模式的控制方案：常规或默认(单位功率因数)操作模式、定子磁通辅助操作模式和过励磁操作模式，其中，三种操作模式之间的切换基于当前定子磁通链负载角参考和当前定子磁通链参考。

图1A示出了本发明的实施方式可以应用于的系统。图1A示出了简化的系统架构，该简化的系统架构仅显示了一些元件和功能实体(即，仅显示了一些励磁控制相关的元件和功能实体)，所有这些元件和功能实体都是其实现方式可能与所显示的不同的逻辑单元。图1A中所示的连接是逻辑连接；实际的物理连接可能不同。对于本领域的技术人员来说明显的是，该系统还可以包括其他功能和结构。

图1A示出了包括驱动器101(等同地称为电机驱动器)的系统，该驱动器101控制同步电机111。驱动器101由电源114供电。同步电机111可以具体是外部励磁的同步电机111，其中外部励磁由励磁器112(例如，具有导电电刷的滑环或无刷励磁器)提供，该励磁器112由驱动器101(或者具体地，由驱动器中的励磁单元104)控制或驱动。所示出的系统(或者具体地，驱动器101)可以被配置成使用直接转矩控制(DTC)、电流矢量控制或者使得能够满足定子磁通链和转矩参考的任何其他控制方案来操作。同步电机111可以是凸极电机(等同地称为凸电机)或非凸极电机(等同地称为非凸电机)。

同步电机111连接至机械负载113。机械负载113可以例如对应于用于输送材料的装置或系统(例如泵、风扇、压缩机、鼓风机、传送带、起重机和/或升降机)和/或用于处理材料的装置或系统(例如造纸机、磨机、搅拌器和/或离心机)。

驱动器101是用于控制同步电机111(或同步机)的运动的装置。所述控制可以通过改变驱动器101的一个或更多个驱动参数来实现，这些参数可以包括诸如以下的参数：转矩、速度、功率、电压、励磁电流、定子磁通、定子磁通链、频率、电机控制模式(例如，标量、矢量或直接转矩控制)、比例积分微分(PID)控制器设置、加速斜率设置、减速斜率设置和/或影响驱动器的操作的其他参数。驱动器101可以具体是电气驱动器(支持低电压到高电压和/或低电机速度到高电机速度的AC驱动器)。驱动器101可以等同地被称为频率转换器。驱动器101可以是可编程逻辑控制器(PLC)或(电机)软启动器。在实施方式中，驱动器101可以是可变速度驱动器(VSD)或可变频率驱动器(VFD)。驱动器100(或具体地，逆变器单元103)经由三相电源为同步电机111馈电。与术语“驱动器”的一些定义相比，由驱动器101驱动的同步电机111在本申请的上下文中不形成驱动器101本身的一部分(如图1A中也显示的)。

驱动器101包括整流器单元102，该整流器单元102用于连接至交流(AC)电源114并且将AC电力转换成DC电力。

此外，驱动器101包括逆变器单元103，该逆变器单元103用于将由整流器单元102提供的DC电力转换成AC电力，从而以受控方式驱动同步电机111。具体地，逆变器单元103被配置成向同步电机111的定子绕组馈电，以控制同步电机111的操作(例如，气隙转矩和定子磁通)。换言之，逆变器单元103被配置成向同步电机111提供具有特定电压和频率的定子电压信号。如上所述，同步电机111的控制可以使用例如DTC或电流矢量控制来提供，不过可以实现根据实施方式的附加操作模式，如将在下面详细描述的。

整流器单元102和逆变器单元103可以经由包括至少一个直流(DC)扼流圈(未在图1A中示出)的DC电路(等同地称为DC链路)连接在一起。

此外，驱动器101包括励磁单元，该励磁单元用于为同步机111的转子(即，为同步机111的励磁绕组)提供外部DC励磁。外部励磁可以经由诸如旋转电接触件(也称为开口环或电滑环)的励磁器112被提供给励磁绕组。励磁单元104可以被配置成由逆变器单元103控制。例如，逆变器单元103可以被配置成计算将在稳定状态下产生单位功率因数(或其他期望的功率因数)的励磁绕组电流，并且将计算的值作为励磁(或磁场)电流参考提供给励磁单元104。

驱动器101还可以包括用于使得用户能够控制驱动器101的操作的一个或更多个用户输入装置(例如，控制面板或触摸屏)。

驱动器101可以被配置成监测驱动器101的一个或更多个驱动参数和/或同步电机111的一个或更多个电机参数。驱动器101可以监测至少定子磁通链参考、转矩参考、定子磁通链负载角参考的值。更一般地，驱动器101可以监测定子磁通链参考、定子磁通链负载角参考和转矩参考中的至少两个的值(第三量可以基于其他两个得出，如将在下文所示的)。在一些实施方式中，可以监测至少定子磁通链参考和转矩参考。

虽然图1A示出了单个同步电机111，但是在其他实施方式中，驱动器101可以用于控制包括多个同步电机或同步机的电机。

图1B示出了可以形成图1A的驱动器101的一部分的计算装置121。具体地，计算装置121可以形成驱动器101的逆变器单元103的一部分或者可以至少通信地连接至驱动器101的逆变器单元103。计算装置可以被配置成使得操作逆变器单元103，即，被配置成通过控制提供给同步电机111的定子绕组的电压和频率以及还通过控制励磁单元104的操作来控制同步电机。

计算装置121包括处理器123、接口124和存储器122。处理器123可以是驱动器101的中央处理单元(CPU)。在一些实施方式中，可以在计算装置121中提供诸如一个或更多个处理器的一个或更多个控制电路系统，而不是提供单个处理器123。根据实施方式，计算装置121可以包括：诸如至少一个处理器的一个或更多个控制电路系统123；以及至少一个存储器122，至少一个存储器122包括诸如计算机程序代码(软件)的一个或更多个算法125，其中，至少一个存储器和计算机程序代码(软件)被配置成利用至少一个处理器使计算装置执行下面要描述的计算装置或驱动器的例示功能中的任何一个。还可行的是使用特定集成电路例如ASIC(专用集成电路)或用于实现根据不同实施方式的功能的其他部件和装置。

计算装置121的存储器122可以使用任何合适的数据存储技术(例如基于半导体的存储器装置、闪存、磁存储器装置和系统、光存储器装置和系统、固定存储器以及可移除存储器)来实现。存储器122包括至少一个数据库126和软件125(即，一个或更多个算法)。

计算装置121的接口124可以包括例如包含用于根据一个或更多个通信协议实现通信连接的硬件和/或软件的一个或更多个通信接口。具体地，一个或更多个通信接口124可以包括例如提供到励磁单元的连接的至少一个接口。一个或更多个通信接口124可以包括由对应控制单元控制的标准公知部件(例如放大器、滤波器、频率转换器、(解)调制器和编码器/解码器电路)，以及一个或更多个天线。一个或更多个通信接口124还可以包括用户接口。

图2示出了根据实施方式的用于控制外部励磁的同步电机的处理。该处理可以由图1A的驱动器101(例如，由其中的逆变器单元103)执行或者具体由图1B的包括在驱动器101中(包括在逆变器单元103中或通信地连接至逆变器单元103)的计算装置121执行。具体地，驱动器的计算装置的至少一个处理器和驱动器的计算装置的用于存储要由至少一个处理器执行的指令的至少一个存储器可以被配置成使驱动器执行所示处理。在以下讨论中，在不失一般性的情况下将处理的行为者称为“驱动器”。

参照图2，在块201中，驱动器使用例如DTC、电流矢量控制或使得能够满足定子磁通链参考和转矩参考的其他控制方案来操作外部励磁的同步电机。具体地，块201中的操作可以对应于使用驱动器的初级(或正常或常规)操作模式来操作驱动器。该初级操作模式可以对应于单位功率因数操作。换言之，在驱动器的初级操作模式下，将标称定子磁通链与预定义的最大允许定子磁通链(用于稳定状态操作)中的最小值用作定子磁通链参考，并且将用于在稳定状态下提供单位功率因数操作的励磁电流用作励磁电流参考。因此，以下等式成立：

ψ_s，ref＝min(ψ_s，nom，ψ_s，max)， (1)

其中，ψ_s,ref是定子磁通链参考，ψ_s,nom是标称定子磁通链，以及ψ_s,max是用于稳定状态操作的预定义的最大允许定子磁通链。根据通常定义，功率因数是连接至同步电机的负载所吸收的实际功率与馈送至同步电机的视在功率的比率，并且是在-1至1的封闭区间内的无量纲数。

在一些实施方式中，预定义的最大允许定子磁通链可以对应于用于驱动器的逆变器单元的线性调制范围的上限。

在控制中可以使用标准标幺制。标准标幺制可以用于整个该应用(即，所有以下等式中)。省略定子电阻，标称定子磁通可以被定义为ψ_s，nom＝n p.u.，其中n是实数(例如1)。预定义的最大允许定子磁通链(大小)ψ_s,max可以被定义为

其中，u_DC是驱动器的DC链路电压，以及ω_s是定子角频率。这对应于用于三相两级逆变器的线性调制范围的上限。

如以上所提及的，在初级操作模式的稳定状态操作下，计算并使用提供单位功率因数的励磁电流参考(大小)i_f,upf。可以例如至少基于定子磁通链参考和转矩参考(在块202中监测的)来计算用于在稳定状态下提供单位功率因数操作的所述励磁电流，如将在下面详细讨论的。

可以使用以下等式来计算用于在稳定状态下提供单位功率因数操作的励磁电流：

其中，ψ_s,ref是定子磁通链参考(大小)，L_sd是d轴定子电感，L_sq是q轴定子电感，L_md是d轴磁化电感，以及i_s是定子电流(大小)。此处也使用上述标幺制。

由于定子电流i_s可能包含纹波，用于在单位功率因数的情况下评估i_s的更稳定的方式是使用以下近似：

其中，T_e,ref是转矩参考(大小)，以及ψ_s,ref是定子磁通链参考(大小)。使用该近似还改进了响应，因为励磁电流参考是基于参考而不是基于对应的实际值计算的。结合等式(3)和等式(4)，驱动器(或具体地，逆变器单元或其中的计算装置)可以根据下式计算在稳定状态下提供单位功率因数操作的励磁电流i_f,upf

假设同步电机是非凸极电机(并且因此L_sd＝L_sq＝L_s并且L_md＝L_mq＝L_m)，前述等式还可以简化为

因此，需要监测至少转矩参考T_e,ref和定子磁通链参考ψ_s,ref，以实现单位功率因数操作。

在正常的非高要求的情况下，即当用于单位功率因数操作的定子磁通链负载角参考δ_upf(由驱动器定义)低于最大期望定子磁通链负载角δ_max时，驱动器使用结合块201的如上所述的驱动器的初级操作模式。定子磁通链负载角δ(等同地，简单称为负载角)是转子轴(或等同地，dq坐标系的d轴)与定子磁通链矢量ψ_s之间的角度。定子磁通链负载角参考δ_upf对应于用于实现单位功率因数的定子磁通链负载角的期望值(即，驱动器试图实现的值)。定子磁通链负载角参考δ_upf的值可以基于转矩参考和定子磁通链参考得出。具体地，针对凸极电机的定子磁通链负载角参考δ_upf可以计算为

并且针对非凸极电机的定子磁通链负载角参考δ_upf可以计算为

原则上，同步电机具有大约在-π/2…π/2之间的负载角δ内的稳定工作区域。根据DTC的基本理论，假设定子磁通链矢量ψ_s的角加速度在所有情况下随着转矩而增加。常规DTC不识别非稳定工作区域，但是只要实际值小于转矩参考就试图加速定子磁通链矢量ψ_s。因此，明显的是，如果负载角离开稳定工作区域，则常规DTC会导致同步机的非常快的转矩崩溃。

即使在定子磁通链负载角达到最大时，也期望实现稳定操作的定子磁通/励磁电流控制。为了实现这一点，除了常规(例如DTC)操作模式之外，可以针对驱动器定义两种另外的操作模式。

为了实现不同的操作模式之间的切换以及实现使用所述操作模式的操作，在块202中，驱动器如上所述监测驱动器所使用的(即，驱动器对外部励磁的同步电机控制而定义的)至少定子磁通链负载角参考和定子磁通链参考(以及转矩参考)。块202中的监测可以在对外部励磁的同步电机进行驱动时执行(使用驱动器的任何操作模式)。驱动器可以直接监测所述参考中的至少两个。根据等式(7)和等式(8)可以清楚的是，可以基于其他两个参考得出第三参考(即，可以基于其他两个参考间接监测第三参考)。具体地，定子磁通链负载角参考和定子磁通链参考可以用于不同操作模式之间的切换，而定子磁通链参考和转矩参考可以用于实现使用不同操作模式的操作。

在块203中，只要用于稳定状态操作的定子磁通链负载角参考小于预定义的最大允许定子磁通链负载角(即δ_upf<δ_max)，驱动器就可以继续在块201中使用默认操作模式进行操作。还可以假设在该时间期间，定子磁通链参考保持小于预定义的最大允许定子磁通链(即ψ_s,ref≤ψ_s,max)。该操作在图2中由将块203(否)连接回到块201的箭头示出。

响应于在块203中定子磁通链负载角参考(用于稳定状态操作)达到或超过用于稳定状态操作的预定义的最大允许定子磁通链负载角(即，δ_upf≥δ_max)(在定子磁通链参考(大小)低于预定义的最大允许定子磁通链的情况下，即ψ_s,ref<ψ_s,max)，在块204中，驱动器以定子磁通辅助操作模式进行操作(或开始操作)。在定子磁通辅助操作模式下，将用于允许利用单位功率因数(或者在一些实施方式中，如果单位功率因数无法实现，则至少最大子单位功率因数)以预定义的最大允许定子磁通链负载角(在稳定状态下)操作的增加的定子磁通链用作定子磁通链参考。所述增加的定子磁通链具体相对于在初级操作模式下能够用作定子磁通链参考的定子磁通链增加。所述增加的定子磁通链可以被定义为大于标称定子磁通链以及/或者小于预定义的最大允许定子磁通链。增加的定子磁通链可以至少基于转矩参考和预定义的最大允许定子磁通链负载角来计算。此外，将初级操作模式的励磁电流(如上所定义的)用作励磁电流参考。

如上所述，定子磁通链负载角参考和预定义的最大允许定子磁通链负载角δ_max具体是针对稳定状态操作定义的。因此，可能允许瞬时定子磁通链负载角参考短暂地超过δ_max。

可以将用于稳定状态操作的预定义的最大允许定子磁通链负载角δ_max定义为至少大于0°并且小于90°。在一些实施方式中，可以将用于稳定状态操作的预定义的最大允许定子磁通链负载角δ_max定义为小于80°或70°。附加地，或替选地，可以将用于稳定状态操作的预定义的最大允许定子磁通链负载角δ_max定义为大于40°或50°。

在下文中，得出要用作定子磁通链参考的用于单位功率因数操作的所述增加的定子磁通链的等式。在稳定状态下的单位功率因数控制(其中定子磁通链和定子电流矢量相互垂直)的情况下，定子磁通链负载角的正切满足以下等式：

然后，可以获得用于单位功率因数的定子磁通链参考ψ_s,ref，为

驱动器的定子磁通辅助操作模式的目的是在稳定状态下将定子磁通链负载角参考(并且因此还有定子磁通链负载角)限制为某个合理的值(即，限制为δ_max)。这可以通过以下来实现：使用前面的等式(10)通过插入转矩参考、q轴定子电感和预定义的最大允许负载角δ_max计算新的定子磁通链参考。换言之，可以根据下式来计算在定子磁通辅助操作模式下用作定子磁通链参考的所述增加的定子磁通链(大小)ψ_s,ass：

等式(11)适用于凸极电机和非凸极电机。如以上所提及的，对于非凸极电机，L_sq＝L_sd＝L_s成立，并且因此针对非凸极电机，等式(11)可以被写为

可以在后面根据下式将所计算的定子磁通链参考(大小)限制为弱磁最大磁通链(大小)ψ_s,fwmax

ψ_s＝min(ψ_s，ref，ψ_s，fwmax)。 (13)

因此，定子磁通辅助操作模式可以适用于操作点不在弱磁范围内的高要求应用。这样的操作点的示例是：当电机满载有200％至225％的负载时，其中速度为0.5p.u.。例如在辊加载有金属片并且速度低于1p.u.的金属工业中，这样的操作点是常见的。

在一些实施方式中，定子磁通辅助操作模式可以包括两个子模式：如上所述的定子磁通辅助和具有受限励磁的定子磁通辅助。这些子模式取决于励磁电流的值而被触发，如将结合图3详细讨论的。

只要在块205中定子磁通链参考保持小于预定义的最大允许定子磁通链(即ψ_s,ref≤ψ_s,max)，驱动器就可以继续在块204中使用定子磁通辅助操作模式来进行操作。这在图2中由将块205(否)连接回到块204的箭头示出。虽然未在图2中明确示出，但是在一些实施方式中，如果不再满足块203的条件，则驱动器也可能能够从定子磁通辅助操作模式移回默认操作模式。

响应于在块205中定子磁通链参考等于预定义的最大允许定子磁通链(即，ψ_s,ref＝ψ_s,max)(同时用于稳定状态操作的定子磁通链负载角参考仍然等于或超过预定义的最大允许定子磁通链负载角，即δ_upf＝δ_max)，在块206中，驱动器以过励磁操作模式进行操作(或开始操作)。在过励磁操作模式下，将预定义的最大允许定子磁通链用作定子磁通链参考。此外，将增加的励磁电流用作励磁电流参考。“增加的励磁电流”中的术语“增加的”具体是指相对于在定子磁通辅助操作模式下使用(或可用)的励磁电流的增加以及/或者相对于提供单位功率因数的励磁电流(对应于例如默认操作模式下的操作)的增加。所述增加的励磁电流具体被配置成允许利用最大(尽管是子单位)功率因数(即小于单位的功率因数)以预定义的最大允许定子磁通链和预定义的最大允许定子磁通链负载角进行操作。在过励磁操作模式下的操作期间，无论转矩如何负载角(参考)都处于最大的期望定子磁通链负载角，而功率因数根据转矩而下降。

在例如1.0p.u.的典型不饱和q轴同步电感的情况下，并且当以200％的速度和200％的功率进行操作(即，在约0.5p.u.的定子磁通链幅值和2.0p.u.的定子电流幅值的情况下)时，在该示例情况中，在稳定状态下，利用单位功率因数控制达到几乎76°的负载角。理论上，对于非凸极同步电机，在稳定状态下，高达90°的负载角是可能的。然而，实际上，由于电机模型参数误差，高负载角可能是成问题的。因此，在大多数实际情况下，需要过励磁操作模式。

在下文中，得出要用于励磁电流参考的所述增加的励磁电流的等式。稳定状态转矩T_e可以表示为定子磁通链ψ_e(或定子磁通链幅值)、负载角δ和励磁电流I_f的函数，为：

基于(14)，励磁电流i_f可以表示为定子磁通链ψ_s,ref、负载角δ和转矩T_e的函数，为：

然后，可以通过将转矩参考T_e,ref、定子磁通链参考ψ_s,ref(此处其等于预定义的最大允许定子磁通链ψ_s,max)和预定义的期望最大负载角δ_max插入(15)来计算励磁电流参考的最小限制。换言之，用于在过励磁模式下使用的励磁电流参考(大小)i_f,oex(或具体地，其最小限制)可以(由驱动器)计算为

增加励磁电流参考最小限制是用于弱磁的合适解决方案，其中电压受到限制，并且因此定子磁通链无法增加。

假设同步电机是非凸极电机(并且因此L_sd＝L_sq＝L_s并且L_md＝L_mq＝L_m)，等式(16)可以进一步简化为

应该注意的是，基于(17)，在定子磁通链与非凸极电机的励磁电流之间存在逆相关性。因此，增加定子磁通链总是使非凸极电机的励磁电流减小。然而，由于饱和，L_m根据定子磁通链而降低。因此，相关性可能不是严格的逆相关性。

虽然未在图2中明确示出，但是在一些实施方式中，如果不再满足块205的预定义标准，则驱动器也可能能够从过励磁操作模式移回定子磁通辅助操作模式。

应当注意的是，定子磁通辅助操作模式和过励磁操作模式的组合致使对高要求应用的动态控制。可以通过励磁电流或定子电流的q轴分量来满足转矩要求。定子磁通辅助操作模式保持单位功率因数并且降低定子电流。另外，定子磁通辅助致使用于非凸极同步电机的较低励磁电流。因此，使用定子磁通辅助来满足其中操作点不在弱磁中的转矩要求是有益的。在弱磁中，可以使用过励磁来满足高转矩要求。

在一些替选实施方式中，在驱动器中可以实现定子磁通辅助操作模式和过励磁操作模式中的仅一种。

图3示出了根据实施方式的用于控制外部励磁的同步电机的另一处理。该处理可以由图1A的驱动器101(例如，由其中的逆变器单元103)执行，或者具体由图1B的包括在驱动器101中(包括在逆变器单元103中或通信地连接至逆变器单元103)的计算装置121执行。具体地，驱动器的计算装置的至少一个处理器和驱动器的计算装置的用于存储要由至少一个处理器执行的指令的至少一个存储器可以被配置成使驱动器执行所示处理。在以下讨论中，在不失一般性的情况下将处理的行为者称为“驱动器”。

图3的处理在很大程度上与图2的处理对应。图3与图2相比的差异(即，块305、块308)用于进一步详细地示出根据实施方式的定子磁通辅助操作模式的操作。与驱动器的其他两种操作模式有关的操作可以如结合图2描述的执行。

参照图3，与块301、块302相关的处理的初始步骤可以分别完全对应于图2的块201、块202。

响应于在块303中用于稳定状态操作的定子磁通链负载角参考达到(或超过)用于稳定状态操作的预定义的最大允许定子磁通链负载角(即δ_upf≥δ_max)(在定子磁通链参考(大小)低于预定义的最大允许定子磁通链的情况下，即ψ_s,ref<ψ_s,max)，在块304中，驱动器以定子磁通辅助操作模式(利用单位功率因数)进行操作。在定子磁通辅助操作模式下，将用于允许利用单位功率因数以预定义的最大允许定子磁通链负载角进行操作的增加的定子磁通链(与驱动器的初级操作模式相比)用作定子磁通链参考。所述增加的定子磁通链被定义为在标称定子磁通与最大定子磁通之间。此外，将驱动器的初级操作模式的励磁电流(如上所定义的)用作励磁电流参考。

如结合块203所描述的，可以至少基于转矩参考和预定义的最大允许定子磁通链负载角(以及定子电感)来计算在定子磁通辅助操作模式下用作定子磁通链参考的所述增加的定子磁通链。具体地，在这种情况下，可以根据(11)来计算增加的定子磁通链。此外，在块304中，在利用单位功率因数的定子磁通辅助操作模式下的操作期间，驱动器可以使用(5)或(6)来计算所使用的励磁电流参考i_f,upf。然而，等式(5)和等式(6)仅在可以实现单位功率因数时才适用。如果例如由于绕组的热保护而需要将励磁电流(参考)限制在相对低的值，则随着负载增加，可能无法实现单位功率因数。为了克服该限制，驱动器可以监测励磁电流的值，并且如果达到预定义的最大励磁电流，则修改增加的定子磁通链ψ_s,ass的计算，以将励磁电流参考的值不能够再增加的事实考虑进去。

即，响应于在块305中用于提供单位功率因数操作的励磁电流I_f,upf被计算为大于或等于预定义的最大励磁电流I_f,max，在块308中，驱动器至少基于转矩参考、预定义的最大允许定子磁通链负载角和预定义的最大励磁电流(以及定子电感和磁化电感)来计算用于允许以最大但子单位功率因数和以预定义的最大允许定子磁通链负载角进行操作的增加的定子磁通链ψ_s,ass。具体地，在这种情况下，可以根据下式来计算增加的定子磁通链(大小)ψ_s,ass

其中，A＝(L_sd-L_sq)sin(δ_max)cos(δ_max)，B＝L_mdL_sqi_f，maxsin(δ_max)以及C＝-L_sdL_sqT_e，ref(如上所述定义的量)。以这种方式，定子磁通链负载角可以在稳定状态下保持在期望的最大值。应当注意的是，由等式(18)计算的参考的绝对最大限制为ψ_s,max(并且最小为ψ_s,nom)。

对于非凸极电机，等式(18)可以以简化形式写为(假设L_sd＝L_sq＝L_s并且L_md＝L_mq＝L_m)：

假设使用非凸极电机，当励磁电流受到限制时用于计算增加的定子磁通链ψ_s,ass的等式(19)可以简单地从用于同步电机的电磁转矩等式中得出。

所述电磁转矩等式可以写为

其中，i_f是励磁电流。通过重新整理(20)并且通过定义ψ_s＝ψ_s,ass、i_f＝i_f,max和δ＝δ_max，可以得出等式(19)。

响应于在块305中用于提供单位功率因数操作的励磁电流I_f,upf被计算为小于预定义的最大励磁电流I_f,max，在块306中，类似于图2的块205，驱动器进一步确定定子磁通链参考是否等于(或超过)预定义的最大允许定子磁通链(同时用于稳定状态操作的定子磁通链负载角参考仍然等于或超过预定义的最大允许定子磁通链负载角)。如果块306中的确定具有肯定结果，则在块307中，类似于图2的块206，驱动器以过励磁操作模式进行操作(或开始操作)。如果块306中的确定具有否定结果，则在块304中，驱动器继续以定子磁通辅助操作模式(具有非受限励磁)进行操作。

虽然未在图3中明确示出，但是如果负载降低(并且因此不再满足块305中的条件)，处理也可以从具有受限励磁的定子磁通辅助模式(块308)返回至具有非受限励磁的定子磁通辅助模式(块304)。如果满足结合块306所描述的条件，则处理也可以从具有非受限或受限励磁的定子磁通辅助操作模式(块304、块308)进行至使用过励磁操作模式(块307)。明显地，如果不再满足结合块306所描述的条件，则处理也可以从过励磁操作模式进行至具有非受限或受限励磁的定子磁通辅助操作模式(取决于块305的条件)。

在一些实施方式中，处理中的块305、块306的顺序可以颠倒。

用于计算励磁电流参考的等式(5)和等式(6)可能不能在所有情况下确保等于1的功率因数。例如，如果电机模型参数中(即，在用于凸极电机的参数L_sd、L_sq和L_md以及用于非凸极电机的参数L_s和L_m中的任何参数中)存在误差，则使用(5)和(6)(在驱动器的初级操作模式和定子磁通辅助操作模式下)计算的励磁电流参考可能导致小于1的功率因数。随着基于电压模型的定子磁通链估计在更高的速度下变得更准确，可以使用比例积分(PI)控制器来更准确地调整功率因数。图4示出了用于实现计算励磁电流参考使得可以更准确地调整功率因数的示例性框图。处理可以由图1A的驱动器101(例如，由其中的逆变器单元103)执行或者具体由图1B的包括在驱动器101中(包括在逆变器单元103中或通信地连接至逆变器单元103)的计算装置121执行。具体地，驱动器的计算装置的至少一个处理器和驱动器的计算装置的用于存储要由至少一个处理器执行的指令的至少一个存储器可以被配置成使驱动器执行所示处理。在以下讨论中，在不失一般性的情况下将处理的行为者称为“驱动器”。

最初，在块401中，驱动器根据如上定义的(5)或(6)计算初始(开环)励磁电流参考。在块402中，可以根据一个或更多个预定义的限制参数(例如，定义励磁电流的最大水平的阈值)来进一步限制该初始励磁电流参考，以及/或者在块403中，根据一个或更多个预定义的斜坡参数(例如斜坡时间)来使该初始励磁电流参考斜坡化。所述预定义的限制参数和/或斜坡参数可以由驱动器的用户(例如，驱动器的用户输入接口)来定义。

此外，在块405中，驱动器计算定子磁通链矢量ψ_s与励磁电流矢量i_f的点积，以形成误差信号(用于PI控制器410)。换言之，驱动器根据下式计算误差信号e

e＝ψ_s·i_s＝ψ_sdI_d+ψ_sqI_q (21)

其中，d和q表示矢量的量的d轴分量和q轴分量。应当注意，当功率因数等于一时，点积为零，假设忽略电阻电压损失，即，在这样的理想情况下不应用校正。在低速度下(即，在低于预定义的速度阈值的速度下)，可以在块405的点积计算中使用基于电流模型的磁通链估计，而在较高的速度下(即，在等于或高于预定义的速度阈值的速度下)，可以代替地使用基于电压模型的磁通链估计。

根据通常定义，基于电压模型的磁通链估计可以定义为

其中，ω_b是角频率，u_s是定子电压矢量，i_s是定子电流矢量，以及R_s是定子电阻。对于凸极电机，可以针对d轴和q轴分别定义等式(20)。

根据通常定义，基于电流模型的磁通链估计可以定义为

其中，ψ_sd是d轴定子磁通链分量，ψ_sq是q轴定子磁通链分量，ψ_D是d轴阻尼器绕组磁通链分量，ψ_Q是q轴阻尼器绕组磁通链分量，ψ_f是磁场绕组磁通链分量，L_sd是d轴定子电感，L_md是d轴磁化电感，L_sq是q轴定子电感，L_mq是q轴磁化电感，L_D是d轴阻尼器绕组电感，L_Q是q轴阻尼器绕组电感，L_f是磁场绕组电感，L_fD是磁场绕组电感与d轴阻尼器绕组电感之间的互感，i_d是d轴定子电流分量，i_q是q轴定子电流分量，i_D是d轴阻尼器绕组电流，i_Q是q轴阻尼器绕组电流，以及i_f是磁场绕组电流。

在一些实施方式中，在块406中，驱动器可以将增益项应用于所述误差信号。在其他实施方式中，可以省略块406。

驱动器将误差信号作为输入提供给PI控制器410，以计算励磁电流校正信号。根据PI控制器的通常定义，PI控制器410包括比例支路411和积分支路412，它们在求和元件409中被求和。在所示的PI控制器410的示例中，比例支路411对应于未修改的误差信号，而积分支路包括用于将增益添加至误差信号的增益元件和用于对放大的误差信号进行积分的积分元件408。在积分元件408中也可以采用限制PI控制器410的积分(I)部分的抗饱和。抗饱和功能的属性可以由驱动器的用户来定义。

增益元件407可以等同地包括在PI控制器410的“比例”(P)支路中，或者两个增益元件可以分别包括在PI控制410的两个支路411、412中。

最后，在块404中，驱动器将初始励磁电流参考与励磁电流校正信号相加，以形成(最终)励磁电流参考(用于励磁器)。应当注意的是，在实践中，即使在电机模型参数中不存在误差并且即使在低速度下，PI控制器410也将影响励磁电流参考的动态。

以上借助于图2至图4描述的块、相关功能和信息交换没有绝对的时间顺序，并且它们中的一些可以被同时执行或者以不同于给定顺序的顺序执行。其他功能也可以在它们之间或它们内执行，并且可以发送和/或接收其他信息，并且/或者可以应用其他映射规则。块中的一些或块的部分或者一条或更多条信息也可以被省略或被相应的块或块的部分或者一条或更多条信息代替。

在实施方式中，结合图2至图4描述的处理中的至少一些可以由包括用于执行所描述的处理中的至少一些的相应装置的设备来执行。用于执行处理的一些示例装置可以包括以下中的至少之一：检测器、处理器(包括双核和多核处理器)、数字信号处理器、控制器、接收器、发射器、编码器、解码器、存储器、RAM、ROM、软件、固件、显示器、用户接口、显示电路系统、用户接口电路系统、用户接口软件、显示软件、电路、天线、天线电路系统以及电路系统。在实施方式中，至少一个处理器、存储器和计算机程序代码形成(处理)装置或者包括用于执行根据图2至图4的实施方式中的任一实施方式或其操作的一个或更多个操作的一个或更多个计算机程序代码部分。

所描述的实施方式也可以由计算机程序或其部分限定的计算机处理的形式来实现。可以通过执行包括相应指令的计算机程序的至少一部分来实现结合图2至图4所描述的方法的实施方式。计算机程序可以作为包括存储在其上的程序指令的计算机可读介质来提供，或者作为包括存储在其上的程序指令的非暂态计算机可读介质来提供。计算机程序可以呈源代码形式、目标代码形式或一些中间形式，并且计算机程序可以被存储在某种载体中，该载体可以是能够携带程序的任何实体或装置。例如，计算机程序可以存储在计算机或处理器可读的计算机程序分发介质上。例如，计算机程序介质可以是例如但不限于记录介质、计算机存储器、只读存储器、电载波信号、电信信号以及软件分发包。计算机程序介质可以是非暂态介质。用于执行所示出和所描述的实施方式的软件的编码完全在本领域普通技术人员的范围内。

尽管上面已经参照根据附图的示例描述了实施方式，但是显然，实施方式不限于此，而是可以在所附权利要求的范围内以若干方式进行修改。因此，所有的词语和表达应该被宽泛地解释，并且它们旨在说明实施方式而不是限制实施方式。对于本领域技术人员明显的是，随着技术的进步，本发明的构思可以以各种方式实现。此外，对于本领域技术人员来说明显的是，所描述的实施方式可以但不要求以各种方式与其他实施方式相结合。

Claims (17)

1.一种用于驱动器的设备，所述驱动器用于驱动外部励磁的同步电机，所述设备包括用于执行以下操作的装置：

使得所述驱动器在用于实现单位功率因数的初级操作模式下操作；

监测针对所述驱动器对所述外部励磁的同步电机的控制而定义的至少定子磁通链负载角参考、定子磁通链参考和转矩参考；以及

响应于所述定子磁通链负载角参考在稳定状态下达到或超过用于稳定状态操作的预定义的最大允许定子磁通链负载角，使得所述驱动器在定子磁通辅助操作模式下进行操作，其中，在所述定子磁通辅助操作模式下，将用于允许利用单位功率因数或利用至少最大化的子单位功率因数以所述预定义的最大允许定子磁通链负载角进行操作的增加的定子磁通链用作所述定子磁通链参考，所述增加的定子磁通链相对于在所述初级操作模式下能够用作所述定子磁通链参考的定子磁通链而增加。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，用于执行的所述装置被配置成在所述定子磁通辅助操作模式的操作期间执行以下操作：

基于所述转矩参考和所述预定义的最大允许定子磁通链负载角，来计算用于允许利用单位功率因数以所述预定义的最大允许定子磁通链负载角进行操作的所述增加的定子磁通链；以及

使用用于允许利用单位功率因数以所述预定义的最大允许定子磁通链负载角进行操作的所计算的增加的定子磁通链作为所述定子磁通链参考。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，用于执行的所述装置被配置成：在所述定子磁通辅助操作模式的操作期间，如果所述外部励磁的同步电机是凸极电机，则根据下式来计算用于允许利用单位功率因数以所述预定义的最大允许定子磁通链负载角操作的所述增加的定子磁通链ψ_s,ass：

或者，如果所述外部励磁的同步电机是非凸极电机，则根据下式来计算ψ_s,ass

其中，L_sq是q轴定子电感，L_s是定子电感，T_e,ref是所述转矩参考，以及δ_max是所述预定义的最大允许定子磁通链负载角。

4.根据权利要求1、2或3所述的设备，其中，用于执行的所述装置被配置成：仅响应于在所述定子磁通链参考低于所述预定义的最大允许定子磁通链的情况下所述定子磁通链负载角参考达到或超过所述预定义的最大允许定子磁通链负载角，使得所述驱动器在所述定子磁通辅助操作模式下进行操作。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述预定义的最大允许定子磁通链对应于用于所述驱动器的逆变器的线性调制范围的上限。

6.根据权利要求1、2或3所述的设备，其中，用于执行的所述装置被配置成：

至少基于所述定子磁通链参考和所述转矩参考，来计算用于在稳定状态下提供单位功率因数操作的励磁电流；

在所述定子磁通辅助操作模式下的操作期间，使用用于在稳定状态下提供单位功率因数操作的所述励磁电流作为励磁电流参考；以及/或者

在所述初级操作模式下的操作期间，使用标称定子磁通链与所述预定义的最大允许定子磁通链中的最小值作为所述定子磁通链参考，并且使用在所述稳定状态下提供所述单位功率因数操作的所述励磁电流作为所述励磁电流参考。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，用于执行的所述装置被配置成：

如果所述外部励磁的同步电机是凸极电机，则根据下式计算用于在所述稳定状态下提供所述单位功率因数操作的所述励磁电流i_f,upf

或者，如果所述外部励磁的同步电机是非凸极电机，则根据下式计算i_f,upf

其中，ψ_s,ref是所述定子磁通链参考，L_sd是d轴定子电感，L_sq是q轴定子电感，L_s是定子电感，T_e,ref是转矩参考，L_md是d轴磁化电感，以及L_m是磁化电感。

8.根据权利要求6所述的设备，其中，用于执行的所述装置还被配置成在所述定子磁通辅助操作模式下的操作期间执行以下操作：

响应于用于提供所述单位功率因数操作的所述励磁电流被计算为小于预定义的最大励磁电流，基于所述转矩参考和所述预定义的最大允许定子磁通链负载角来计算用于允许以所述单位功率因数和以所述预定义的最大允许定子磁通链负载角进行操作的所述增加的定子磁通链，并且将所计算的用于允许以所述单位功率因数和以所述预定义的最大允许定子磁通链负载角进行操作的所述增加的定子磁通链用作所述定子磁通链参考；以及/或者

响应于用于提供所述单位功率因数操作的所述励磁电流被计算为大于或等于所述预定义的最大励磁电流，基于所述转矩参考、所述预定义的最大允许定子磁通链负载角和所述预定义的最大励磁电流来计算用于允许以所述最大化的子单位功率因数和以所述预定义的最大允许定子磁通链负载角进行操作的所述增加的定子磁通链，并且将所计算的用于允许以所述最大化的子单位功率因数和以所述预定义的最大允许定子磁通链负载角进行操作的所述增加的定子磁通链用作所述定子磁通链参考。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，用于执行的所述装置被配置成：

如果所述外部励磁的同步电机是凸极电机，则根据下式执行用于允许以所述单位功率因数进行操作的所述增加的定子磁通链ψ_s,ass的计算

或者，如果所述外部励磁的同步电机是非凸极电机，则根据下式执行ψ_s,ass的计算

其中，L_sq是q轴定子电感，L_s是定子电感，T_e,ref是所述转矩参考，δ_max是所述预定义的最大允许定子磁通链负载角。

10.根据权利要求8所述的设备，其中，用于执行的所述装置被配置成：

如果所述外部励磁的同步电机是凸极电机，则根据下式执行用于允许以所述最大化的子单位功率因数进行操作的所述增加的定子磁通链的计算

其中，

或者，如果所述外部励磁的同步电机是非凸极电机，则根据下式执行所述增加的定子磁通链的计算

其中，L_sq是q轴定子电感，L_sd是d轴定子电感，L_s是定子电感，T_e,ref是转矩参考，δ_max是所述预定义的最大允许定子磁通链负载角，L_md是d轴磁化电感，L_m是磁化电感，以及i_f,max是所述预定义的最大励磁电流。

11.根据权利要求1、2或3所述的设备，其中，用于执行的所述装置还被配置成执行以下操作：

响应于在所述定子磁通链参考等于预定义的最大允许定子磁通链的情况下所述定子磁通链负载角参考等于或超过所述预定义的最大允许定子磁通链负载角，使得所述驱动器在过励磁操作模式下进行操作，其中，在所述过励磁操作模式下，将所述预定义的最大允许定子磁通链用作所述定子磁通链参考，并且将用于允许利用所述最大化的子单位功率因数以所述预定义的最大允许定子磁通链和所述预定义的最大允许定子磁通链负载角进行操作的增加的励磁电流用作励磁电流参考，所述增加的励磁电流相对于提供单位功率因数的励磁电流而增加。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，用于执行的所述装置被配置成：

在所述过励磁操作模式下的操作期间，至少基于所述转矩参考、所述定子磁通链参考和所述预定义的最大允许定子磁通链负载角，来计算用于允许以所述预定义的最大允许定子磁通链和所述预定义的最大允许定子磁通链负载角进行操作的所述增加的励磁电流。

13.根据权利要求11所述的设备，其中，用于执行的所述装置被配置成：

在所述过励磁操作模式下的操作期间，如果所述外部励磁的同步电机是凸极电机，则根据下式计算用于允许以所述预定义的最大允许定子磁通链和所述预定义的最大允许定子磁通链负载角进行操作的所述增加的励磁电流i_f,oex

或者，如果所述外部励磁的同步电机是非凸极电机，则根据下式计算i_f,oex

其中，L_sd是d轴定子电感，L_sq是q轴定子电感，T_e,ref是转矩参考，L_md是d轴磁化电感，ψ_s,ref是所述定子磁通链参考，此处等于所述预定义的最大允许定子磁通链，δ_max是所述预定义的最大允许定子磁通链负载角，L_s是定子电感，以及L_m是磁化电感。

14.根据权利要求1、2或3所述的设备，其中，用于稳定状态操作的所述预定义的最大允许定子磁通链负载角大于0°并且小于90°，优选地小于80°。

15.一种用于驱动外部励磁的同步电机的驱动器，所述驱动器包括根据任何前述权利要求所述的设备。

16.一种用于驱动外部励磁的同步电机的方法，所述方法包括：

使得用于驱动外部励磁的同步电机的驱动器在用于实现单位功率因数的初级操作模式下操作；

监测针对所述驱动器对所述外部励磁的同步电机的控制而定义的至少定子磁通链负载角参考、定子磁通链参考和转矩参考；以及

响应于所述定子磁通链负载角参考在稳定状态下达到或超过用于稳定状态操作的预定义的最大允许定子磁通链负载角，使得所述驱动器在定子磁通辅助操作模式下进行操作，其中，在所述定子磁通辅助操作模式下，将用于允许利用单位功率因数或利用至少最大化的子单位功率因数以所述预定义的最大允许定子磁通链负载角进行操作的增加的定子磁通链用作所述定子磁通链参考，所述增加的定子磁通链相对于在所述初级操作模式下能够用作所述定子磁通链参考的定子磁通链而增加。

17.一种计算机可读介质，包括存储在其上的程序指令，所述程序指令用于执行至少以下操作：

使得用于驱动外部励磁的同步电机的驱动器在用于实现单位功率因数的初级操作模式下操作；

监测针对所述驱动器对外部励磁的同步电机的控制而定义的至少定子磁通链负载角参考、定子磁通链参考和转矩参考；以及

响应于所述定子磁通链负载角参考在稳定状态下达到或超过用于稳定状态操作的预定义的最大允许定子磁通链负载角，使得所述驱动器在定子磁通辅助操作模式下进行操作，其中，在所述定子磁通辅助操作模式下，将用于允许利用单位功率因数或利用至少最大化的子单位功率因数以所述预定义的最大允许定子磁通链负载角进行操作的增加的定子磁通链用作所述定子磁通链参考，所述增加的定子磁通链相对于在所述初级操作模式下能够用作所述定子磁通链参考的定子磁通链而增加。