[發明專利]一種混合勵磁同步電機恒磁鏈控制方法

有效

• 申請號: 201510053693.5
• 申請日: 2015-02-02
• 公開（公告）號: CN104682806B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 林明耀;趙紀龍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種混合勵磁同步電機恒磁鏈控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)從電機主電路采集相電流i_a、i_b和勵磁電流i_f，對電機進行初始位置檢測，從電機編碼器上采集信號，送入控制器進行處理，得出轉速n和轉子位置角θ；

(2)將采集的相電流i_a、i_b經跟隨、濾波、偏置和A/D轉換，然后進行帕克變換，得到兩相旋轉坐標系下的定子d軸電流i_d和q軸電流i_q；

(3)用給定轉速n^*減去編碼器實測轉速n，將得到的轉速偏差△n輸入速度調節器經比例積分運算后得到轉矩參考值將轉矩參考值母線電壓U_dc、實測轉速n和給定轉速n^*輸入電流分配器，根據轉速判斷電機運行區間：當實際轉速小于額定轉速時，則混合勵磁同步電機運行于低速區，進入步驟4)，否則，混合勵磁同步電機運行于高速區，進入步驟5)；

(4)判斷負載轉矩是否滿足T_L≤T_N，其中T_L為負載轉矩、T_N為額定轉矩；

當T_L≤T_N時，i_fref＝0，電流分配器按照如下電流分配方案輸出電流：

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{dref}=\frac{(\frac{2T_{eref}}{3{\mathrm{pi}}_{qref}}-{\mathrm{\ψ}}_m)}{(L_d-L_q)}\\ i_{fref}=0\\ i_{qref}=\frac{{\mathrm{\ψ}}_m^2-{({\mathrm{\ψ}}_m+L_d{i}_{dref})}^2}{2L_q^2}\end{array}\right.$

當T_L>T_N時，i_qref＝i_qN，電流分配器按照如下電流分配方案輸出電流：

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{dref}=\frac{\sqrt{{\mathrm{\ψ}}_m^2-{\left(L_q{i}_{qN}\right)}^2}}{L_q}-\frac{2T_{eref}}{3{\mathrm{pL}}_q{i}_{qN}}\\ i_{qref}=i_{qN}\\ i_{fref}=\frac{-{\mathrm{\ψ}}_m}{M_f}-\frac{(L_d-L_q)\sqrt{{\mathrm{\ψ}}_m^2-{\left(L_q{i}_{qN}\right)}^2}}{L_q{M}_f}+\frac{2T_{eref}{L}_d}{3{\mathrm{pL}}_q{M}_f{i}_{qN}}\end{array}\right.$

其中，i_dref為d軸電流參考值，i_qref為q軸電流參考值，i_fref為勵磁繞組電流參考值；ψ_m為永磁體磁鏈，p為電機極對數；i_qN為q軸電流額定值，L_d、L_q分別為定子繞組d軸和q軸電感，M_f為電樞繞組與勵磁繞組之間的互感，T_eref為電磁轉矩參考值；

(5)第1個階段繼續保持i_dref＝0，采用恒磁鏈控制進行弱磁，電流分配器按照如下電流分配方案輸出電流：

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{qref}=\sqrt{\frac{{\mathrm{\ψ}}_m^2+{\mathrm{\Δi}}_q}{2L_q^2}}\\ i_{dref}=0\\ i_{fref}=\frac{2T_{eref}}{3{\mathrm{pM}}_f\sqrt{({\mathrm{\ψ}}_m^2+{\mathrm{\Δi}}_q)/2L_q^2}}-\frac{{\mathrm{\ψ}}_m}{M_f}\end{array}\right.$

其中，

當勵磁電流達到額定值后，第2個階段繼續采用d軸電流進行弱磁，電流分配器按照如下電流分配方案輸出電流：

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{dref}=\frac{(\frac{2T_{eref}}{3{\mathrm{pi}}_{qref}}-{\mathrm{\ψ}}_{exc})}{(L_d-L_q)}\\ i_{fref}=i_{fN}\\ i_{qref}=\frac{{\mathrm{\ψ}}_m^2-{({\mathrm{\ψ}}_{exc}+L_d{i}_{qref})}^2}{2L_q^2}\end{array}\right.$

其中，ψ_exc＝ψ_m+M_fi_fN，i_fN為勵磁電流額定值；

(6)用電流分配器所產生的d軸電流參考值i_dref減去所述步驟(2)中的d軸電流i_d得到d軸電流偏差△i_d，用q軸電流i_qref減去所述步驟(2)中的q軸電流i_q得到q軸電流偏差△i_q，將d軸電流偏差△i_d輸入d軸電流調節器進行比例積分運算，得到d軸電壓u_d，將q軸電流偏差△i_q輸入q軸電流調節器進行比例積分運算，得到q軸電壓u_q，然后對所述d軸電壓u_d和q軸電壓u_q共同進行旋轉正交-靜止兩相變換后，得到靜止兩相坐標系下α軸電壓u_α和β軸電壓u_β，將所述α軸電壓u_α和β軸電壓u_β輸入脈沖寬度調制模塊，運算輸出6路脈沖寬度調制信號，驅動主功率變換器；

同時將步驟(1)中采集的勵磁電流i_f，經跟隨、濾波、偏置與A/D轉換后和勵磁電流參考值i_fref一起送入直流勵磁脈寬調制模塊，運算輸出4路脈沖寬度調制信號來驅動勵磁功率變換器。

2.根據權利要求1所述的混合勵磁同步電機恒磁鏈控制方法，其特征在于，所述步驟6)中的脈沖寬度調制模塊為空間矢量脈沖寬度調制模塊。