[发明专利]一种直流偏置型电机的功率因数控制方法

说明书

本发明公开了一种直流偏置型电机的功率因数控制方法，包括：(1)确定在满足电机的功率因数为1的前提下，d轴电流、q轴电流以及0轴电流之间需要满足的关系式；(2)在d轴电流、q轴电流以及0轴电流满足上述关系式的前提下，计算能够使得输出的电机转矩最大时的d轴电流值、q轴电流值以及0轴电流值；(3)将步骤(2)中计算得到的d轴电流值、q轴电流值以及0轴电流值分别作为d轴的电流给定值、q轴的电流给定值以及0轴的电流给定值，并输入电机作为d轴电流值、q轴电流值以及0轴电流值的目标值，进行无差跟踪。本发明可以使得直流偏置型电机无论负载的大小，始终保持功率因数为1，同时输出最大的转矩。

技术领域

本发明属于交流电机驱动与控制领域，更具体地，涉及一种直流偏置型电机的功率因数控制方法。

背景技术

直流偏置型电机是在定子励磁同步电机的基础上发展而来的一种新型电机，这种电机的相电流除了交变分量外，还含有直流分量。通过改变直流偏置电流的大小，可以灵活地调节电机的气隙磁场，因此具有优异的调速性能。

目前，对于直流偏置型电机的驱动控制，普遍采用最大转矩电流比控制方法，即控制d轴电流始终保持为零，q轴电流的有效值与0轴电流的有效值相等。该方法有效提高了直流偏置型电机的运行效率，但是这种控制方法的缺点为：当负载增大时，功率因数降低，对逆变器容量要求提高，同时也造成了电网输电效率的降低，限制了这种电机在大功率工作场合的应用。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决对直流偏置型电机采用最大转矩电流比控制方法，使得负载增大时，功率因数降低，对逆变器容量要求提高，同时也造成了电网输电效率的降低，限制了这种电机在大功率工作场合的应用的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种直流偏置型电机的功率因数控制方法，包括：

(1)确定在满足电机的功率因数为1的前提下，d轴电流、q轴电流以及0轴电流之间需要满足的关系式；

(2)在d轴电流、q轴电流以及0轴电流满足上述关系式的前提下，计算能够使得输出的电机转矩最大时的d轴电流值、q轴电流值以及0轴电流值；

(3)将步骤(2)中计算得到的d轴电流值、q轴电流值以及0轴电流值分别作为d轴的电流给定值、q轴的电流给定值以及0轴的电流给定值，并输入电机作为d轴电流值、q轴电流值以及0轴电流值的目标值，进行无差跟踪。

可选地，所述步骤(1)包括：

若电机的功率因数保持为1，此时电流矢量与电压矢量重合，d轴电流、q轴电流以及0轴电流满足如下关系式：

其中，u_d和u_q分别为d轴电压和q轴电压；i_d、i_q、i₀分别为d轴、q轴、0轴电流；L_s为电机的相电感，L₀为电机的零轴电感；

由上式得到：L_s(i_d²+i_q²)＝L₀i₀i_q。

可选地，所述步骤(2)包括：

电机相电流有效值i_s可以表示为：

电机的电磁转矩T_e可以表示为：

其中，n_p为电机的极对数，为了在同样d轴、q轴以及0轴电流有效值的情况下，保持功率因数为1，同时输出最大的电机转矩，可得到：