[发明专利]一种永磁同步电机弱磁运行时的定子磁链幅值给定方法

说明书

技术领域

本发明属于电机控制领域，尤其涉及一种永磁同步电机弱磁运行时的定子磁链幅值给定方法。

背景技术

永磁同步电机以其高效率、高功率密度和高转矩惯量比特性在轨道、交通、电力牵引、电动汽车等要求较高的调速驱动系统中得到了广泛的应用。

为了实现永磁同步电机弱磁运行，传统的方法大致可以分为两个方向，即前馈式开环调节和反馈式闭环调节。前者是基于电机机体本身的数学模型，运行于恒功率区运行时，对于弱磁区间的分析判断和调节弱磁电流给定值，依靠电机数学模型公式进行推导计算。前馈式开环调节方法的缺陷在于对电机模型参数依赖性较强，算法鲁棒性一般。反馈式闭环调节方法包括查表法，梯度下降法，最大转矩控制法等，缺陷在于算法非常复杂，难以实际应用。

基于目前状况，本发明人对一种永磁同步电机弱磁运行时的定子磁链幅值给定方法进行深入研究，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的，在于提出一种永磁同步电机弱磁运行时的定子磁链幅值给定方法，其可有效拓宽电机调速范围，减少永磁同步电机的起动时间，提升电机的工作效率。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种永磁同步电机弱磁运行时的定子磁链幅值给定方法，包括如下步骤：

(1)比较永磁同步电机的额定转速ω_N与实际转速ω，若ω>ω_N进入步骤(2)，否则结束程序；

(2)设定互感磁链；

(3)设定d-q坐标系下d轴、q轴的自感磁链L_di_d、L_qi_q；

(4)计算d轴分量ψ_d＝L_di_d+ψ_f，q轴分量ψ_q＝L_qi_q，从而根据得到定子磁链幅值给定

上述步骤(2)中，互感磁链ψ_f以永磁同步电机的生产厂家提供的参数为准。

上述步骤(2)中，互感磁链ψ_f根据计算，其中，U_N是永磁同步电机的额定相电压峰值，U_dc是额定电压，ω_N是额定角速度，f_N是额定频率。

上述步骤(3)中，d轴电流i_d的设定方法是：将给定转速ω_ref与实际转速ω的偏差输入PI调节器，将输出作为d轴电流i_d。

上述步骤(3)中，q轴电流i_q的设定方法是：将给定转速ω_ref与实际转速ω的偏差输入PI调节器，将输出作为q轴电流i_q。

采用上述方案后，本发明简便有效，并在实现过程中毋须改变电机的内部结构和控制系统硬件，控制过程更容易实现，有效拓宽电机调速范围，降低了电机生产及控制成本，提升电机工作效率。

附图说明：

图1是永磁同步电机定子磁链分析原理图；

图2是永磁同步电机的d轴分量i_d的给定方法图；

图3是永磁同步电机的q轴分量i_q的给定方法图；

图4是本发明的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

结合图1，对定子磁链进行分析，定子磁链是由定子绕组自感产生的磁链与转子永磁体在定子绕组上激励产生的互感磁链两部分组成，在d-q坐标系下，定子磁链定子磁链ψ_s的分量ψ_d，ψ_q计算公式分别是：ψ_d＝L_di_d+ψ_f，ψ_q＝L_qi_q，式中，i_d、i_q分别为d轴、q轴电流，L_d、L_q分别为永磁同步电机d轴、q轴电感，ψ_f为互感磁链。其中，当d轴电流为负值时，可以有效削弱定子磁链的幅值；而互感磁链由永磁同步电机参数决定；因此，可以通过设定合适的电流值i_d、i_q，从而计算得到适当的定子磁链幅值给定值实现永磁同步电机的弱磁运行控制。