[發明專利]永磁同步電機系統及其弱磁控制方法和裝置

有效

• 申請號: 201611218194.8
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106712630B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 黃招彬
• 申請（專利權）人: 廣東美的制冷設備有限公司;美的集團股份有限公司
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P27/12
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

技術領域

本發明涉及電機控制技術領域，特別涉及一種永磁同步電機系統的弱磁控制方法、一種永磁同步電機系統的弱磁控制裝置以及一種永磁同步電機系統。

背景技術

永磁同步電機以其控制性能好、功率密度高、節能等特點，已經在各行各業中得到廣泛應用。其中，在很多應用場合中，要求永磁同步電機運行在高頻范圍，繼而運行在弱磁區間，例如基于永磁同步電機的變頻壓縮機、基于永磁同步電機的風機等。相關技術中的弱磁控制方法通常是基于直流母線電壓，但是其存在的問題是，直流母線電壓的波動會對永磁同步電機的弱磁控制造成影響，造成弱磁深度過大或過小。

發明內容

本申請的申請人發現并認識到：輸入交流電壓本身周期波動特性和負載波動，很容易造成直流母線電壓波動，例如在負載穩定或者變化緩慢的情況下，直流母線電壓波動頻率約為輸入交流電壓頻率的2倍。波動的直流母線電壓對永磁同步電機的弱磁控制造成影響，如果弱磁深度不足以使得輸出電壓小于最低直流母線電壓值，那么永磁同步電機存在失控的時段；如果弱磁深度設置過深使得輸出電壓小于最低直流母線電壓值，那么在直流母線電壓較大的時段，直流母線電壓無法充分利用，同時降低電機效率(不需要弱磁控制時采用弱磁控制導致效率降低)。

為此，本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。本發明的一個目的在于提出一種永磁同步電機系統的弱磁控制方法，能夠充分利用直流母線電壓，使得在直流母線電壓波動時仍然能達到最大電機效率運行。

本發明的另一個目的在于提出一種永磁同步電機系統的弱磁控制裝置。本發明的又一個目的在于提出一種永磁同步電機系統。

為達到上述目的，本發明一方面實施例提出的一種永磁同步電機系統的弱磁控制方法，包括以下步驟：獲取所述永磁同步電機系統的旋轉坐標系下的第一輸出電壓u_d/u_q或者靜止坐標系下的第二輸出電壓u_α/u_β，并根據所述第一輸出電壓u_d/u_q或所述第二輸出電壓u_α/u_β獲取期望輸出電壓u_s；根據所述期望輸出電壓u_s獲取電壓限幅閾值，并根據所述期望輸出電壓u_s的幅值和所述電壓限幅閾值生成弱磁電流；將所述弱磁電流疊加至所述永磁同步電機系統的直軸電流閉環，以對永磁同步電機進行弱磁控制，其中，弱磁控制帶寬小于所述直軸電流閉環帶寬且大于輸入至所述永磁同步電機系統的交流電源的頻率的2倍。

根據本發明實施例提出的永磁同步電機系統的弱磁控制方法，先獲取永磁同步電機系統的旋轉坐標系下的第一輸出電壓u_d/u_q或者靜止坐標系下的第二輸出電壓u_α/u_β，并根據第一輸出電壓u_d/u_q或第二輸出電壓u_α/u_β獲取期望輸出電壓u_s，然后根據期望輸出電壓u_s獲取電壓限幅閾值，并根據期望輸出電壓u_s的幅值和電壓限幅閾值生成弱磁電流，并將弱磁電流疊加至永磁同步電機系統的直軸電流閉環，以對永磁同步電機進行弱磁控制，其中，弱磁控制帶寬小于直軸電流閉環帶寬且大于輸入至永磁同步電機系統的交流電源的頻率的2倍。由此，本發明實施例的方法能夠保證弱磁控制的響應速度，充分利用波動的直流母線電壓，使得在直流母線電壓波動時仍然能達到最大電機效率運行。

根據本發明的一個實施例，所述根據所述期望輸出電壓u_s獲取電壓限幅閾值，包括：獲取所述旋轉坐標系下所述期望輸出電壓u_s的矢量方向上的最大輸出電壓或者所述靜止所標系下所述期望輸出電壓u_s的矢量方向上的最大輸出電壓；將所述旋轉坐標系下的最大輸出電壓或所述靜止所標系下的最大輸出電壓作為電壓限幅閾值。

根據本發明的一個實施例，所述根據所述期望輸出電壓u_s和所述電壓限幅閾值生成弱磁電流，包括：獲取所述電壓限幅閾值與所述期望輸出電壓u_s的幅值之間的電壓差值；根據所述電壓差值和預設PI控制模型生成所述弱磁電流。