[发明专利]一种优化d轴弱磁电流的弱磁控制方法

说明书

本发明公开一种优化d轴弱磁电流的弱磁控制方法，基于负载转矩观测器和参数动态变化的PI控制器，通过观测的负载转矩和PI调节器共同调节弱磁所需d轴电流，设计了优化d轴弱磁电流的弱磁控制方法；优化d轴弱磁电流的弱磁控制方法基于转矩和所需d轴弱磁电流的关系，通过负载转矩估计和k_i参数动态变化的PI控制器共同得到负载转矩和弱磁升速所需的d轴弱磁电流；优化d轴弱磁电流的弱磁控制方法可以根据负载转矩的变化动态改变d轴弱磁电流，弱磁控制效果受转矩波动影响小；k_i参数动态变化的PI控制器能适应弱磁控制的宽调速范围，确保在各个转速下都能提供合适的惯性转矩所需的d轴弱磁电流。

技术领域

本发明涉及永磁电机领域，具体的是一种优化d轴弱磁电流的弱磁控制方法。

背景技术

永磁电机结构简单，效率高，应用范围广泛。当永磁电机端电压随转速升高到逆变器能够输出的最大电压值之后，电机电枢绕组电流不能再增大，此时需减弱永磁电机的永磁磁场使电机转速继续升高，以满足恒功率控制和宽调速范围运行。然而弱磁控制时如果d轴弱磁电流过小会使电机无法到达给定的高转速，而d轴弱磁电流过大又会导致定子电流增大，导致电机能输出的最大转矩减小，铜耗增加，影响电机性能。同时，永磁电机所需的弱磁电流会随着电机运行时负载转矩的变化而变化。因此采用一种完善的弱磁电流计算方法使电机能应对各种工况，选择合适的弱磁电流大小具有十分重要的意义。

超前角弱磁控制算法是当今一种较为成熟的弱磁控制算法，在稳态运行等大多数工况下都有着良好的弱磁控制效果。然而超前角弱磁控制方法依赖于PI进行弱磁超前角选择，在负载转矩频繁波动的情况下弱磁效果不够理想。优化d轴弱磁电流的弱磁电流选择分为两部分，一部分由负载转矩观测器估计的负载转矩计算而来，能很好的改善负载转矩频繁变化时弱磁效果不理想的问题；另一部分由PI控制器调节得到，能实现快速弱磁升速并尽可能减小稳态弱磁电流，在克服的传统超前角弱磁控制的缺点的同时依旧能保持了超前角弱磁的优点。优化d轴弱磁电流的弱磁控制具有升速响应快，稳态性能好，抗负载波动能力强等优点，是一种更完善的弱磁控制方法。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种优化d轴弱磁电流的弱磁控制方法，本发明通过负载转矩观测器和PI调节共同计算出所需弱磁电流，对稳态和动态过程中所需的弱磁电流分别采用更适合的方法进行计算，以保证在稳态和动态过程中都能取得更好的弱磁控制效果，并对运行过程中负载转矩频繁变化有更强的抵抗能力，实现永磁电机更可靠的恒功率宽调速范围运行，克服了传统弱磁方法存在的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种优化d轴弱磁电流的弱磁控制方法，包括如下步骤：

步骤1，电流与转速的检测：

通过电流传感器检测永磁电机的三相电流i_a，i_b，i_c，并经过3s/2s Clarke与2s/2rPark变换得到两相旋转坐标系下电流i_d和i_q，位置传感器检测永磁电机的转速n，并通过计算得到永磁电机的电角速度ω_e；

步骤2，负载转矩的观测：

取步骤1中得到的两相旋转坐标系下的电流i_q与电角速度ω_e，由负载转矩观测器估计出负载转矩

步骤3，稳态所需最小d轴电流的计算：

取步骤2中得到的负载转矩与步骤1中得到的永磁电机的电角速度ω_e，计算出稳态所需最小d轴电流i_dmin；

步骤4，优化d轴弱磁电流的计算：