[發(fā)明專利]一種定子永磁型記憶電機大轉(zhuǎn)矩輸出控制方法

有效

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• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107171611B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林明耀;楊公德;譚廣穎;張貝貝
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H02P21/20
• 分類號: H02P21/20;H02P21/30
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 饒欣

本發(fā)明公開了一種定子永磁型記憶電機大轉(zhuǎn)矩輸出控制方法，在不同的速度區(qū)間均使電機輸出大轉(zhuǎn)矩。該方法在低速區(qū)采用額定相電流和鋁鎳鈷永磁飽和磁化狀態(tài)下的永磁磁鏈作為大轉(zhuǎn)矩輸出條件產(chǎn)生大轉(zhuǎn)矩輸出。而在高速區(qū)根據(jù)鋁鎳鈷永磁磁化狀態(tài)的可調(diào)特性，采用類似于低速區(qū)的大轉(zhuǎn)矩輸出條件獲得電機的大轉(zhuǎn)矩輸出，降低了電機參數(shù)對控制精度的影響，提升了系統(tǒng)控制的魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電氣傳動技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種定子永磁型記憶電機大轉(zhuǎn)矩輸出控制方法。

背景技術(shù)

由于具有高效率，高功率密度和高控制精度等優(yōu)點，永磁同步電機被廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、電動汽車及家用電器等領(lǐng)域。然而，恒定的永磁體勵磁使得電機氣隙磁通不易調(diào)節(jié)，這限制了永磁同步電機的進(jìn)一步應(yīng)用。為了解決這一問題，研究者提出采用負(fù)的直軸電流控制方法或采用永磁體和勵磁繞組進(jìn)行混合勵磁的混合勵磁控制方法。這些方法拓展了永磁同步電機的恒功率工作范圍，但在弱磁控制時需施加連續(xù)的弱磁電流，這增加了系統(tǒng)銅耗，降低了系統(tǒng)效率。

2001年，研究者提出一種將具有低矯頑力和高剩磁特性的鋁鎳鈷永磁作為勵磁源的記憶電機。該電機通過采用調(diào)磁脈沖可直接改變鋁鎳鈷的磁化狀態(tài)，進(jìn)而實現(xiàn)了電機氣隙磁通的控制，并且在調(diào)磁過程中所產(chǎn)生的調(diào)磁銅耗幾乎可以忽略。因而，記憶電機被認(rèn)為是一種具有廣泛應(yīng)用前景的磁通可控永磁同步電機。但這種轉(zhuǎn)子永磁型記憶電機存在以下不足：

1)鋁鎳鈷永磁和電樞繞組位置變化，這增加了調(diào)磁控制的難度；

2)電機在高速運行時，為了防止位于轉(zhuǎn)子上的鋁鎳鈷永磁體離心，需增加額外的固定裝置，這增加了電機安裝的難度，提高了電機的成本；

3)電機的電樞反應(yīng)可能導(dǎo)致鋁鎳鈷永磁發(fā)生不可逆去磁，不僅降低了電機控制精度，而且惡化了電機性能；

4)為了改變鋁鎳鈷永磁的磁化狀態(tài)，所需調(diào)磁脈沖的幅值較大。因而，需要選擇較大功率定額的功率器件，這增加了系統(tǒng)的成本。

為了克服轉(zhuǎn)子永磁型記憶電機的不足，學(xué)者提出了鋁鎳鈷永磁位于定子上的定子永磁型記憶電機。由于在定子上增加了額外的調(diào)磁繞組，鋁鎳鈷永磁和調(diào)磁繞組的位置固定，這簡化了記憶電機的調(diào)磁控制。而且由于電樞繞組，調(diào)磁繞組和永磁體均位于定子上，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，利于電機的高速運行。按照工作原理的不同，定子永磁型記憶電機可分為雙凸極記憶電機和磁通切換記憶電機兩種類型。目前，對于雙凸極記憶電機，學(xué)者提出了該記憶電機的雙模式工作及在單相短路故障下的容錯控制。而對于磁通切換記憶電機，研究者提出了一種id＝0的分段永磁磁通控制。而對該類記憶電機大轉(zhuǎn)矩輸出控制的研究還未見諸報道。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種能夠使電機在不同運行速度區(qū)間實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出控制的方法。

技術(shù)方案：為達(dá)到此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的定子永磁型記憶電機大轉(zhuǎn)矩輸出控制方法，包括以下步驟：

S1：基于額定轉(zhuǎn)速n_N，定子永磁型記憶電機在全速區(qū)可分為低速區(qū)和高速區(qū)，其中n_N為鋁鎳鈷永磁處于飽和磁化狀態(tài)時所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速；當(dāng)給定轉(zhuǎn)速n小于n_N時，電機工作于低速區(qū)；當(dāng)n大于n_N時，電機工作于高速區(qū)；

S2：計算得到在低速區(qū)實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出的條件，如式(1)所示：

式(1)中，為直軸電流參考值，為交軸電流參考值，為永磁磁鏈參考值，i_n為定子額定相電流，ψ_pm(i_fk)為鋁鎳鈷永磁飽和充磁狀態(tài)時的永磁磁鏈，i_fk為飽和調(diào)磁脈沖；

S3：計算得到在高速區(qū)實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出的條件，如式(2)所示：