[發明專利]一種內嵌式永磁同步電機線性弱磁控制系統

有效

• 申請號: 201410087639.8
• 申請日: 2014-03-11
• 公開（公告）號: CN103916058A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 陳坤華;孫玉坤;李天博;項倩雯
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02P6/06
• 分類號: H02P6/06;H02P27/06
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 高桂珍

技術領域

本發明涉及一種電機控制系統，更具體地說，涉及一種內嵌式永磁同步電機線性弱磁控制系統。

背景技術

內嵌式永磁同步電機具有功率密度大，氣隙磁路小，適于高速運行等特點，該類電機可以利用磁阻轉矩分量來改善調速性能、提高電機效率，在電動汽車等要求較高調速驅動系統中的應用越來越廣泛。普通永磁同步電機在基速以上運行時，其反電勢與轉速成正比，隨著電機轉速增大而增大，而受電壓極限圓的限制以及電流極限圓的限制，會制約其速度范圍進一步拓寬。常規的弱磁控制方法雖然能夠減弱磁場，增大電機恒功率運行范圍，但是其工作點直軸電流和交軸電流相互耦合，難以進行有效解耦運算，導致實際電流無法跟蹤給定電流，使電流調節器迅速飽和，電流失控，而且在恒壓頻比控制方式下無法實現弱磁控制，因此大大限制了永磁同步電機調速系統在寬調速應用領域的使用。

中國專利號ZL200710072187.6，授權公告日為2009年6月17日，發明創造名稱為：基于交流電流直接控制的永磁鐵同步電機弱磁控制系統，該申請案涉及一種基于交流電流直接控制的永磁鐵同步電機弱磁控制系統，為了解決傳統的永磁同步電機的控制方式復雜、弱磁控制速度范圍小、在恒壓頻比控制方式下無法實現弱磁控制的問題。該申請案的永磁同步電機的定子上有兩套繞組，即功率繞組和弱磁控制繞組，功率繞組和弱磁控制繞組的繞組形式相同，功率繞組連接功率繞組逆變器的輸出端，弱磁控制繞組連接弱磁控制繞組逆變器的輸出端。該申請案在一定程度上解決了傳統的永磁同步電機的控制方式復雜、弱磁控制速度范圍小、在恒壓頻比控制方式下無法實現弱磁控制的問題，但該申請案需要對永磁同步電機定子上的繞組進行改進，很難適用于現有結構的永磁同步電機的控制，且對永磁同步電機進行的改進，勢必會使成本增加。

發明內容

1.發明要解決的技術問題

本發明的目的在于克服傳統的永磁同步電機弱磁控制工作點直軸電流和交軸電流難以有效解耦、電流容易失控、恒壓頻比控制又無法實現弱磁控制的不足，提供一種內嵌式永磁同步電機線性弱磁控制系統，采用本發明的技術方案，通過內嵌式永磁同步電機弱磁控制區域的分段線性化，能夠實現工作點直軸電流和交軸電流的線性控制，避免了工作點直軸電流和交軸電流的耦合，具有系統簡單、控制快速、可靠性高，在低速時能實現恒轉矩輸出，高速時能恒功率輸出，低速輸出轉矩大、速度調節范圍寬等特點，在電動汽車等領域具有良好的應用前景。

2.技術方案

為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：

本發明的一種內嵌式永磁同步電機線性弱磁控制系統，包括內嵌式永磁同步電機，還包括線性弱磁控制器、逆變器和轉速檢測模塊，

所述的線性弱磁控制器設有線性弱磁控制一區、線性弱磁控制二區和線性弱磁控制三區三個控制區域；所述的線性弱磁控制一區為O點到A點所構成的線段；所述的線性弱磁控制二區為A點到B點所構成的線段；所述的線性弱磁控制三區為B點到C點所構成的線段；其中，O點為i_d-i_q坐標系的坐標原點；A點為最大轉矩輸出點；B點為由電壓極限橢圓中心所作垂直于直軸電流的直線與電流極限圓交點；C點為電壓極限橢圓中心點；

所述的轉速檢測模塊檢測內嵌式永磁同步電機的轉速，并將該轉速送入線性弱磁控制器，所述的線性弱磁控制器根據內嵌式永磁同步電機的目標轉速選擇上述的線性弱磁控制區域，所述的線性弱磁控制器根據選定的線性弱磁控制區域輸出的電流控制信號控制逆變器，所述的逆變器將線性弱磁控制器輸出的電流控制信號進行功率放大，驅動內嵌式永磁同步電機旋轉。