[發(fā)明專利]一種直流偏置型電機的功率因數(shù)控制方法

有效

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• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN107947670B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發(fā)明（設計）人: 曲榮海;于子翔;孔武斌;李大偉;蔣棟;賈少鋒
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;李智

本發(fā)明公開了一種直流偏置型電機的功率因數(shù)控制方法，包括：(1)確定在滿足電機的功率因數(shù)為1的前提下，d軸電流、q軸電流以及0軸電流之間需要滿足的關系式；(2)在d軸電流、q軸電流以及0軸電流滿足上述關系式的前提下，計算能夠使得輸出的電機轉矩最大時的d軸電流值、q軸電流值以及0軸電流值；(3)將步驟(2)中計算得到的d軸電流值、q軸電流值以及0軸電流值分別作為d軸的電流給定值、q軸的電流給定值以及0軸的電流給定值，并輸入電機作為d軸電流值、q軸電流值以及0軸電流值的目標值，進行無差跟蹤。本發(fā)明可以使得直流偏置型電機無論負載的大小，始終保持功率因數(shù)為1，同時輸出最大的轉矩。

技術領域

本發(fā)明屬于交流電機驅動與控制領域，更具體地，涉及一種直流偏置型電機的功率因數(shù)控制方法。

背景技術

直流偏置型電機是在定子勵磁同步電機的基礎上發(fā)展而來的一種新型電機，這種電機的相電流除了交變分量外，還含有直流分量。通過改變直流偏置電流的大小，可以靈活地調節(jié)電機的氣隙磁場，因此具有優(yōu)異的調速性能。

目前，對于直流偏置型電機的驅動控制，普遍采用最大轉矩電流比控制方法，即控制d軸電流始終保持為零，q軸電流的有效值與0軸電流的有效值相等。該方法有效提高了直流偏置型電機的運行效率，但是這種控制方法的缺點為：當負載增大時，功率因數(shù)降低，對逆變器容量要求提高，同時也造成了電網(wǎng)輸電效率的降低，限制了這種電機在大功率工作場合的應用。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于解決對直流偏置型電機采用最大轉矩電流比控制方法，使得負載增大時，功率因數(shù)降低，對逆變器容量要求提高，同時也造成了電網(wǎng)輸電效率的降低，限制了這種電機在大功率工作場合的應用的技術問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種直流偏置型電機的功率因數(shù)控制方法，包括：

(1)確定在滿足電機的功率因數(shù)為1的前提下，d軸電流、q軸電流以及0軸電流之間需要滿足的關系式；

(2)在d軸電流、q軸電流以及0軸電流滿足上述關系式的前提下，計算能夠使得輸出的電機轉矩最大時的d軸電流值、q軸電流值以及0軸電流值；

(3)將步驟(2)中計算得到的d軸電流值、q軸電流值以及0軸電流值分別作為d軸的電流給定值、q軸的電流給定值以及0軸的電流給定值，并輸入電機作為d軸電流值、q軸電流值以及0軸電流值的目標值，進行無差跟蹤。

可選地，所述步驟(1)包括：

若電機的功率因數(shù)保持為1，此時電流矢量與電壓矢量重合，d軸電流、q軸電流以及0軸電流滿足如下關系式：

其中，u_d和u_q分別為d軸電壓和q軸電壓；i_d、i_q、i₀分別為d軸、q軸、0軸電流；L_s為電機的相電感，L₀為電機的零軸電感；

由上式得到：L_s(i_d²+i_q²)＝L₀i₀i_q。

可選地，所述步驟(2)包括：

電機相電流有效值i_s可以表示為：

電機的電磁轉矩T_e可以表示為：

其中，n_p為電機的極對數(shù)，為了在同樣d軸、q軸以及0軸電流有效值的情況下，保持功率因數(shù)為1，同時輸出最大的電機轉矩，可得到：