[發明專利]一種改進的永磁同步電機弱磁調速方法

有效

• 申請號: 201710325076.5
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107086836B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 劉景林;張二陽;公超;于昊正
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H02P21/28
• 分類號: H02P21/28;H02P6/182
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 常威威

本發明提供了一種改進的永磁同步電機弱磁調速方法，該方法實時調整永磁同步電機交直軸電感參數，并進行電機參數反饋，可以改善因電機參數不準確給控制系統帶來的波動，提高永磁同步電機弱磁調速系統的控制精度和可靠性，實現電機基速以下恒轉矩運行，基速以上恒功率運行，提高系統的穩定性，獲得良好的動態性能。

技術領域

本發明屬電機控制技術領域，具體涉及一種改進的永磁同步電機弱磁調速方法。

背景技術

永磁同步電機的勵磁磁動勢是由永磁體產生的，永磁體產生的磁場是恒定的，所以永磁同步電機弱磁調速無法直接減弱磁場。當電壓達到極限電壓時，要想繼續升高永磁同步電機的轉速只有靠調節交、直軸電流來實現，增加電機直軸去磁電流分量和減小交軸電流分量來減弱氣隙合成磁場，獲得弱磁效果。

永磁同步電機電機傳統的弱磁調速策略為：在基速以下，采用令i_d＝0或者最大轉矩電流比的控制方法，基速以上選用電壓外環弱磁調速控制或者超前角弱磁控制這兩種方法。但是存在的問題是永磁同步電機運行過程中，電機繞組溫度及電樞反應會導致電機參數變化，主要是導致電機交直軸電感參數的變化，進一步會加大轉矩和速度的波動。永磁同步電機所采用的控制方法都是基于比較精確的電機數學模型，對電機的參數依賴性比較高，這就導致當電機弱磁調速時，電機的轉速越來越高，電樞反應越來越強烈，電機參數會產生很大的偏移，影響控制系統的精確性。

發明內容

為了解決傳統的弱磁調速方法因電機參數偏移導致永磁同步電機動態特性不好的問題，本發明提供一種改進的永磁同步電機弱磁調速方法，該方法可以實時調整永磁同步電機交直軸電感參數，提高永磁同步電機弱磁調速系統的控制精度和可靠性。通過加入電機參數反饋環節，可以提高系統高速運行時的穩定性。

一種改進的永磁同步電機弱磁調速方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：預處理：使永磁同步電機在不同溫度下運行，測得不同溫度下電機的繞組阻值并進行曲線擬合，得到電機的溫度-電阻曲線；測得同一溫度、不同轉速時的反電勢值，并根據ψ_f＝e₀/ω計算得到永磁體磁鏈值，所有轉速下永磁體磁鏈值的均值即為當前溫度下電機的永磁體磁鏈值，將不同溫度對應的電機永磁體磁鏈值進行曲線擬合，得到電機的溫度-磁鏈曲線；其中，ψ_f為永磁體磁鏈，ω為電機的電角速度，e₀為電機反電勢有效值；

步驟二：采集永磁同步電機三相電壓值和三相電流值，并分別相繼進行Clarke變換和Park變換，得到兩相旋轉坐標系下的直軸電壓分量u_d1、交軸電壓分量u_q1和直軸電流分量i_d、交軸電流分量i_q；

步驟三：將電機參考轉速n_ref與反饋轉速n的差值經過轉速PI調節器得到定子交軸電流分量參考值i_qref；其中，參考轉速n_ref為電機目標轉速，反饋轉速n為電機當前轉速值；

步驟四：電機轉速在基速以下，采用最大轉矩電流比控制，按照計算得到定子直軸電流分量參考值i_dref；電機轉速在基速以上，采用電壓外環弱磁控制，將解耦后的交軸電壓分量u_q和直軸電壓分量u_d的平方和與電壓極限值的差值經過弱磁PI調節器得到定子直軸電流分量參考值i_dref；其中，L_d為永磁同步電機直軸電感參數，L_q為永磁同步電機交軸電感參數；ψ_f為永磁體磁鏈；