[发明专利]电压拓展区弱磁运行的感应电机高速控制方法

说明书

电压拓展区弱磁运行的感应电机高速控制方法，属于电机控制技术领域。本发明是为了解决现有感应电机高速弱磁控制方法中的电压闭环弱磁控制在电压拓展区的动态性能差，并且直流母线电压的利用率低的问题。它首先设置电压调整参数k_ext，经过电压给定可调弱磁控制器处理后获得弱磁因子；然后计算获得转矩分量限幅初始值；再由对给定转子转速和实际转子转速的处理，最终获得q轴给定电压值和d轴给定电压值；感应电机在过渡段由自限位模块进行控制，然后进入弱磁一区；在弱磁二区，通过PI调节使输出的|u_sd|稳定至直到转子转速达到给定值。本发明用于感应电机的电压拓展区弱磁运行控制。

技术领域

本发明涉及电压拓展区弱磁运行的感应电机高速控制方法，属于电机控制技术领域。

背景技术

随着科技的发展，需要电机高速运行的场合越来越多，如数控机床、电动汽车、空调或冰箱的压缩机等。这些场合对感应电机调速提出了更多的要求，如：调速范围宽，高速运行稳定，最大转矩输出能力，对电压电流资源的充分利用，响应速度快等。高速电机具有如下优点：一是由于转速高，而体积小于普通电机，可以有效的节约材料。二是可与原动机相连，取消了传统的减速机构，传动效率高，噪音小。三是由于高速电机转动惯量小，所以动态响应快。目前，高速加工技术越来越受到人们的关注，它不仅可获得更大的生产率，而且还可获得很高的加工质量，并可降低生产成本，因而被认为是21世纪最有发展前途的先进制造技术之一。在先进工业国家，高速加工技术已广泛应用于航空、航天及模具行业。在近五年中，我国的高速加工技术也取得了长足的进步。

交流电机高性能调速的关键在于是否能够迅速而准确地控制其瞬态磁转矩，尤其是在分区之间过渡的时候，这时往往是dq轴电流波动最大的时候。在现有的感应电机高速弱磁控制方法中电压闭环的弱磁控制(VCFS)由于其易实现并且对参数变化的低敏感性而被视为一个非常成功的控制策略。

但是，VCFS系统中存在如下两个问题：

1.即使使用SVPWM的调制方法产生触发脉冲也只能使输出的三相相电压幅值达到直流母线电压的而SVPWM模块能够输出的最大电压矢量幅值为2U_dc/3，这就产生了对直流母线电压资源的浪费，这里将未利用的电压区域定义为电压拓展区。

2.将由恒转矩区到弱磁区的过渡区定义为“过渡段”。系统从恒转矩区运行至弱磁区时，过渡段的动态特性显著下降。

发明内容

本发明目的是为了解决现有感应电机高速弱磁控制方法中的电压闭环弱磁控制在电压拓展区的动态性能差，并且直流母线电压的利用率低的问题，提供了一种电压拓展区弱磁运行的感应电机高速控制方法。

本发明所述电压拓展区弱磁运行的感应电机高速控制方法，使用于感应电机系统处于电压拓展区弱磁运行状态下，它包括以下步骤：

步骤一：在电压给定可调弱磁控制器中设置电压调整参数k_ext，电压调整参数k_ext通过电压给定可调弱磁控制器中的电压给定可调单元调整后，获得电压给定值其中u_αβ为逆变器输出电压，U_dc为直流母线电压；电压给定值再经过电压给定可调弱磁控制器的PI调节及限幅作用，输出弱磁因子i_sd,weaken，弱磁因子i_sd,weaken的初始值为0；

步骤二：设定初始定子电流励磁分量值为i_sd,rated，将初始定子电流励磁分量值i_sd,rated与弱磁因子i_sd,weaken叠加得到励磁电流给定值i_sd,ref，由此计算获得转矩分量限幅初始值i_sq,limit：

式中i_smax为最大允许电流值；