[發明專利]電壓拓展區弱磁運行的感應電機高速控制方法

有效

• 申請號: 201710839095.X
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107508516B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 于泳;董震;徐殿國;董清華;張旭
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 梁超

電壓拓展區弱磁運行的感應電機高速控制方法，屬于電機控制技術領域。本發明是為了解決現有感應電機高速弱磁控制方法中的電壓閉環弱磁控制在電壓拓展區的動態性能差，并且直流母線電壓的利用率低的問題。它首先設置電壓調整參數k_ext，經過電壓給定可調弱磁控制器處理后獲得弱磁因子；然后計算獲得轉矩分量限幅初始值；再由對給定轉子轉速和實際轉子轉速的處理，最終獲得q軸給定電壓值和d軸給定電壓值；感應電機在過渡段由自限位模塊進行控制，然后進入弱磁一區；在弱磁二區，通過PI調節使輸出的|u_sd|穩定至直到轉子轉速達到給定值。本發明用于感應電機的電壓拓展區弱磁運行控制。

技術領域

本發明涉及電壓拓展區弱磁運行的感應電機高速控制方法，屬于電機控制技術領域。

背景技術

隨著科技的發展，需要電機高速運行的場合越來越多，如數控機床、電動汽車、空調或冰箱的壓縮機等。這些場合對感應電機調速提出了更多的要求，如：調速范圍寬，高速運行穩定，最大轉矩輸出能力，對電壓電流資源的充分利用，響應速度快等。高速電機具有如下優點：一是由于轉速高，而體積小于普通電機，可以有效的節約材料。二是可與原動機相連，取消了傳統的減速機構，傳動效率高，噪音小。三是由于高速電機轉動慣量小，所以動態響應快。目前，高速加工技術越來越受到人們的關注，它不僅可獲得更大的生產率，而且還可獲得很高的加工質量，并可降低生產成本，因而被認為是21世紀最有發展前途的先進制造技術之一。在先進工業國家，高速加工技術已廣泛應用于航空、航天及模具行業。在近五年中，我國的高速加工技術也取得了長足的進步。

交流電機高性能調速的關鍵在于是否能夠迅速而準確地控制其瞬態磁轉矩，尤其是在分區之間過渡的時候，這時往往是dq軸電流波動最大的時候。在現有的感應電機高速弱磁控制方法中電壓閉環的弱磁控制(VCFS)由于其易實現并且對參數變化的低敏感性而被視為一個非常成功的控制策略。

但是，VCFS系統中存在如下兩個問題：

1.即使使用SVPWM的調制方法產生觸發脈沖也只能使輸出的三相相電壓幅值達到直流母線電壓的而SVPWM模塊能夠輸出的最大電壓矢量幅值為2U_dc/3，這就產生了對直流母線電壓資源的浪費，這里將未利用的電壓區域定義為電壓拓展區。

2.將由恒轉矩區到弱磁區的過渡區定義為“過渡段”。系統從恒轉矩區運行至弱磁區時，過渡段的動態特性顯著下降。

發明內容

本發明目的是為了解決現有感應電機高速弱磁控制方法中的電壓閉環弱磁控制在電壓拓展區的動態性能差，并且直流母線電壓的利用率低的問題，提供了一種電壓拓展區弱磁運行的感應電機高速控制方法。

本發明所述電壓拓展區弱磁運行的感應電機高速控制方法，使用于感應電機系統處于電壓拓展區弱磁運行狀態下，它包括以下步驟：

步驟一：在電壓給定可調弱磁控制器中設置電壓調整參數k_ext，電壓調整參數k_ext通過電壓給定可調弱磁控制器中的電壓給定可調單元調整后，獲得電壓給定值其中u_αβ為逆變器輸出電壓，U_dc為直流母線電壓；電壓給定值再經過電壓給定可調弱磁控制器的PI調節及限幅作用，輸出弱磁因子i_sd,weaken，弱磁因子i_sd,weaken的初始值為0；

步驟二：設定初始定子電流勵磁分量值為i_sd,rated，將初始定子電流勵磁分量值i_sd,rated與弱磁因子i_sd,weaken疊加得到勵磁電流給定值i_sd,ref，由此計算獲得轉矩分量限幅初始值i_sq,limit：

式中i_smax為最大允許電流值；