[发明专利]一种混合励磁同步电机恒磁链控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电气传动技术领域，涉及一种恒磁链策略，特别是涉及一种混合励磁同步电机控制方法。

背景技术

混合励磁同步电机是在永磁同步与电励磁同步电机的基础上发展起来的一种宽调速电机，其主要目的是为了解决永磁同步电机气隙磁场难以调节的问题。混合励磁同步电机具有两种励磁源，一种是永磁体，另一种是电励磁，永磁体产生的磁势为主磁势，励磁绕组产生的磁势为辅磁势。这种电机结合了永磁同步与电励磁同步电机的优点，两种励磁源在电机气隙中相互作用产生主磁通，当电励磁线圈通入正向的励磁电流时，产生正向电磁转矩而增大了电机转矩；反之，当电励磁线圈通入反向励磁电流时，则产生反向磁场削弱气隙磁场达到弱磁升速的目的，从而拓宽了电机的调速范围。

目前，国内外对于混合励磁同步电机控制方法及驱动系统研究较少，相关资料也不是很多。基本可以归为两类，一类是i_d＝0控制，另一类为弱磁控制。上述两类控制方法的优点是简单方便，恒功率运行范围宽；缺点是存在功率因数降低，端电压升高等问题。而国内外对于混合励磁同步电机恒磁链控制的研究基本处于空白状态。

发明内容

技术问题：本发明针对现有技术之不足，在分析现有混合励磁同步电机控制方法的基础上，提出了一种混合励磁同步电机恒磁链控制方法。

技术方案：本发明的混合励磁同步电机恒磁链控制方法，包括以下步骤：

(1)从电机主电路采集相电流i_a、i_b和励磁电流i_f，对电机进行初始位置检测，从电机编码器上采集信号，送入控制器进行处理，得出转速n和转子位置角θ；

(2)将采集的相电流i_a、i_b经跟随、滤波、偏置和A/D转换，然后进行帕克变换，得到两相旋转坐标系下的定子d轴电流i_d和q轴电流i_q；

(3)用给定转速n^*减去编码器实测转速n，将得到的转速偏差△n输入速度调节器经比例积分运算后得到转矩参考值将转矩参考值母线电压U_dc、实测转速n和给定转速n^*输入电流分配器，根据转速判断电机运行区间：当实际转速小于额定转速时，则混合励磁同步电机运行于低速区，进入步骤4)，否则，混合励磁同步电机运行于高速区，进入步骤5)；

(4)判断负载转矩是否满足T_L≤T_N，其中T_L为负载转矩、T_N为额定转矩；

当T_L≤T_N时，i_fref＝0，电流分配器按照如下电流分配方案输出电流：

当T_L>T_N时，i_qref＝i_qN，电流分配器按照如下电流分配方案输出电流：

其中，i_dref为d轴电流参考值，i_qref为q轴电流参考值，i_fref为励磁绕组电流参考值；ψ_m为永磁体磁链，p为电机极对数；i_qN为q轴电流额定值，L_d、L_q分别为定子绕组d轴和q轴电感，M_f为电枢绕组与励磁绕组之间的互感，T_eref为电磁转矩参考值；

(5)第1个阶段继续保持i_dref＝0，采用恒磁链控制进行弱磁，电流分配器按照如下电流分配方案输出电流：

其中，

当励磁电流达到额定值后，第2个阶段继续采用d轴电流进行弱磁，电流分配器按照如下电流分配方案输出电流：

其中，ψ_exc＝ψ_m+M_fi_fN，i_fN为励磁电流额定值；