[發(fā)明專利]一種避免永磁同步電機(jī)弱磁失控的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710045436.6
• 申請(qǐng)日: 2017-01-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106788078B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王聞?dòng)?/a>;王勝勇;康現(xiàn)偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中冶南方（武漢）自動(dòng)化有限公司
• 主分類號(hào): H02P21/22
• 分類號(hào): H02P21/22
• 代理公司: 武漢河山金堂專利事務(wù)所(普通合伙) 42212
• 代理人: 胡清堂

本發(fā)明公開(kāi)了一種避免永磁同步電機(jī)弱磁失控的方法，提出了一種應(yīng)對(duì)負(fù)id補(bǔ)償法弱磁控制器飽和失控現(xiàn)象的控制策略，通過(guò)對(duì)dq軸電流的協(xié)同調(diào)整，增強(qiáng)深度弱磁工況下的穩(wěn)定性；通過(guò)對(duì)dq軸電流的協(xié)同限幅，實(shí)現(xiàn)近似最大轉(zhuǎn)矩電壓比MTPV控制。該方法提高了基于電壓閉環(huán)的弱磁控制器的穩(wěn)定性，并通過(guò)對(duì)dq軸電流的協(xié)同限幅實(shí)現(xiàn)近似MTPV控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動(dòng)化控制領(lǐng)域，特別涉及一種避免永磁同步電機(jī)弱磁失控的方法。

背景技術(shù)

永磁同步電機(jī)效率高、弱磁調(diào)速范圍寬，被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車領(lǐng)域。

基于電壓閉環(huán)的負(fù)id補(bǔ)償法弱磁控制技術(shù)可以使永磁同步電機(jī)實(shí)現(xiàn)寬轉(zhuǎn)速范圍調(diào)速運(yùn)行。該方法的基本原理是：在電流調(diào)節(jié)器需要的輸出電壓接近或超過(guò)控制器電壓輸出能力極限的情況下，負(fù)向增大d軸電流，試圖將電流調(diào)節(jié)器需要的輸出電壓限制在控制器電壓輸出能力極限以內(nèi)。但是該方法具有下列局限性：

1)無(wú)法實(shí)現(xiàn)MTPV控制

假設(shè)圖1中當(dāng)前轉(zhuǎn)速為ω₂，電流位于B點(diǎn)，此時(shí)轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高。由于電流極限圓進(jìn)一步縮小，B點(diǎn)落在電流極限圓外，此時(shí)電流調(diào)節(jié)器需要的輸出電壓已經(jīng)超過(guò)控制器電壓輸出能力極限，弱磁調(diào)節(jié)器將負(fù)向增大d軸電流，工作點(diǎn)反而距離電流極限圓更遠(yuǎn)。在這種情況下，不僅輸出轉(zhuǎn)矩能力大幅下降，實(shí)際電流也無(wú)法跟蹤給定電流，導(dǎo)致電流調(diào)節(jié)器飽和，電流失控。

2)深度弱磁穩(wěn)定性較差

進(jìn)一步分析1)中的問(wèn)題可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)負(fù)id補(bǔ)償法弱磁調(diào)節(jié)器的問(wèn)題在于，深度弱磁時(shí)電壓負(fù)反饋調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性逐漸劣化。例如：假設(shè)圖1中當(dāng)前轉(zhuǎn)速為ω₂，q軸電流從0開(kāi)始增加，工作點(diǎn)沿著電壓極限圓逐漸接近D點(diǎn)。在此過(guò)程中，負(fù)向增大d軸電流對(duì)減小輸出電壓的作用越來(lái)越小，動(dòng)態(tài)特性逐漸惡化。而在跨過(guò)D點(diǎn)之后，弱磁調(diào)節(jié)的方向從指向電壓極限圓內(nèi)部逐漸過(guò)渡到指向電壓極限圓外部，弱磁調(diào)節(jié)器從負(fù)反饋?zhàn)兂烧答仯瑹o(wú)法繼續(xù)保持穩(wěn)定。D點(diǎn)與C點(diǎn)對(duì)應(yīng)著相同的d軸電流，其值為-ψf/Ld，為電機(jī)短路電流。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種避免永磁同步電機(jī)弱磁失控的方法。

該方法包括以下步驟：

步驟1，q軸給定電流經(jīng)過(guò)MTPA特性計(jì)算得到直接d軸電流直接d軸電流與d軸弱磁電流Δi_d相加得到d軸給定電流

步驟2，對(duì)q軸給定電流和d軸給定電流進(jìn)行dq軸電流協(xié)同調(diào)整和dq軸電流協(xié)同限幅，然后分別對(duì)q軸給定電流和d軸給定電流進(jìn)行電流閉環(huán)控制后，經(jīng)過(guò)PI(比例積分)調(diào)節(jié)器輸出q軸電壓u_d和q軸電壓u_q；

步驟3，根據(jù)公式得到輸出總電壓；

步驟4，用最大輸出電壓限值u_max減去輸出總電壓后，通過(guò)PI調(diào)節(jié)器得到d軸弱磁電流Δi_d。

步驟2中所述的對(duì)q軸給定電流和d軸給定電流進(jìn)行dq軸電流協(xié)同調(diào)整具體為：首先設(shè)置一個(gè)小于短路電流的閾值E，在d軸給定電流小于閾值E時(shí)，計(jì)算兩者的差值；然后根據(jù)下式計(jì)算調(diào)整后的q軸給定電流

式中K為正數(shù)(實(shí)際應(yīng)用中一般不大于10)。