[发明专利]一种电动压缩机驱动电机的弱磁控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动压缩机驱动电机的弱磁控制方法，属于弱磁控制技术领域。

背景技术

压缩机的驱动电机早期使用的是异步电机，随着永磁电机技术的发展，由于其启动功率大、高效节能、功率因数高等优点已逐渐地替代异步电机。永磁电机分为直流无刷电机(BLDCM,Brushless DC Motor)，和永磁同步电机(PMSM,Permanent Magnetic Synchronous Motor)。直流无刷电机结构简单控制简单，逆变器采用传统120度导通型三相六状态驱动方式。但是直流无刷电机由于内部结构的原因，其反电势为梯形波，存在启动困难，低速时转矩脉动大，高速时噪音大等缺点。而永磁同步电机不存在以上缺点。为了克服直流无刷电机缺点，改善压缩机的驱动性能，许多压缩机厂家正在逐步采用永磁同步电机，或者改变直流无刷电机的转子结构，使其反电势成为正弦波。改变结构的直流无刷电机和永磁同步电机仅定子绕组结构有所不同，永磁同步电机的控制算法均可用于反电势为正弦波的直流无刷电机上。

永磁电机控制一般采用i_d＝0的控制方式，i_d为d轴电流。该方式虽实现简单，但不能利用磁阻转矩，并不适用于高速工况。以空调系统中驱动压缩机的永磁电机为研究对象，而压缩机控制中转速都较高，有的甚至能达到上万转，当电机转速达到基值后，随着转速的上升反电势越来越接近相电压峰值，实际的逆变器容量都是有限的，无法继续提升电压，最终导致控制器饱和而失控。因此，在高转速时需要进行弱磁处理，以提高电机的转速范围。与电励磁同步电机不同，永磁同步电机的转子磁场是确定的，运行时无法减弱，所以只能利用直轴电流减弱电机的气隙磁场来模拟弱磁控制的效果。

现有的弱磁技术包括公式计算法、查表法和梯度下降法等。其中公式计算法依赖电机参数，而电机实际运行过程中参数会发生变化，因此此类方法仅具有理论意义，无法应用到实际工程中。查表法需要大量实验数据，得出的数据也仅仅适用于一类电机，耗时耗力效率不高。梯度下降法，计算复杂，需要求各种偏导数，并不适用于要求计算速度的实时系统。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电动压缩机驱动电机的弱磁控制方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种电动压缩机驱动电机的弱磁控制方法，包括，

根据母线电压U_dc计算相电压峰值u_max；

根据d轴和q轴电压计算实际相电压u_lim；

计算实际相电压u_lim与相电压峰值u_max的差值u_max-u_lim；

设定电压裕量，判断差值u_max-u_lim是否小于电压裕量，若小于，则通过控制器校正，得到弱磁电流增量Δi_d；

基于MTPA的公式计算出d轴和q轴的给定电流和

根据相电流峰值I_s和弱磁电流增量Δi_d重新分配d轴和q轴电流。

d轴和q轴电压为，

高速稳态时可得，

其中，u_d和u_q分别为d轴和q轴电压，i_d和i_q分别为d轴和q轴电流，L_d和L_q分别为d轴和q轴电感，R为定子绕组的电阻，w为电流的电角速度，和分别为d轴和q轴磁链，为转子磁链。

实际相电压

d轴和q轴的给定电流和为

重新分配d轴和q轴电流为，

其中，和分别为重新分配d轴和q轴电流。

控制器为PI控制器。

本发明所达到的有益效果：本发明的方法，在转速上升至一定值时，如果实际相电压u_lim与相电压峰值u_max的差值u_max-u_lim，小于设定电压裕量，系统会自动重新分配d轴和q轴的电流，使得电压裕量始终维持在设定的电压裕量左右，保证电压不会饱和而导致失控，相较于传统方法，本发明计算节点，适用范围广。

附图说明

图1为MTPA算法的电压椭圆和电流极限圆示意图；