[发明专利]永磁同步电机的弱磁控制方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及永磁同步电机技术，尤其涉及永磁同步电机的弱磁控制方法和装置。

背景技术

近年来，随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电动机得以迅速的推广应用。永磁同步电动机具有体积小，损耗低，效率高等优点，在节约能源和环境保护日益受到重视的今天，对其研究就显得非常必要。

永磁同步电机的矢量控制技术可以使永磁同步电机获得很好的瞬态响应特性，实现对负载扰动和给定值变化的快速响应，因此获得了广泛的应用。永磁同步电机的矢量控制技术是将实际的三相定子电流等效为转子坐标系下的d轴电流的实际值i_sd和q轴电流的实际值i_sq，并根据上述方法获得d轴电流的给定值i_sd^*和q轴电流的给定值i_sq^*，经过解耦控制，即通过PI调节使得i_sd＝i_sd^*、i_sq＝i_sq^*，并采用i_sd＝i_sd^*、i_sq＝i_sq^*时的电压作为输出电压信号u_s。输出电压信号u_s具有两个分量，分别为u_sq和u_sd。在控制上，对u_sq和u_sd进行空间矢量脉宽调制，使用调制后得到的开关信号控制牵引逆变器工作，将直流电源逆变为三相交流电输入到永磁同步电机，驱动永磁同步电机运行，从而实现对永磁同步电机的矢量控制。

在永磁同步电机的矢量控制过程中，牵引逆变器提供给电机的电压需要大于电机的反电势才能使电机正常的运行。其中，电机的反电势与电机的磁场和转速成正比。当电机从零速启动时，电机的反电势很小，因而需要牵引逆变器提供给电机的电压也很小。随着电机速度的不断提高，电机的反电势也随着转速的提高而提高，牵引逆变器为了维持电机的正常运转所需要的电压也随之提高。当电机转速提高到一定值时，牵引逆变器提供给电机的电压会达到其最大值。这时，如果希望进一步提高电机转速，可以通过降低电机的反电势达到。降低电机的反电势可以通过减小电机磁场的方式进行，也即对电机进行弱磁控制。

现有技术可以通过增大d轴电流来降低电机的反电势，从而达到弱磁扩速的目的。其中，q轴电流的给定值i_sq^*和d轴电流的给定值i_sd^*是通过图1所示的方式获得的。图1为现有技术中弱磁控制方法的框图，如图1所示，d轴电流的给定值i_sd^*由两部分组成，一部分为初始给定值i_sdl^*，另一部分为调节值Δi_sd。其中初始给定值i_sdl^*是根据给定电流控制信号i_s^*和转子的理论角速度信号ω^*计算得到的，调节值Δi_sd是根据电机的实际输出电压信号u_s和牵引逆变器的直流母线电压值V_dc经过PI调节确定的。

由上述现有技术的弱磁控制方法可知：q轴电流的给定值i_sq^*是由给定电流控制信号i_s^*和上述获得的d轴电流的给定值i_sd^*共同决定的。而上述获得d轴电流的给定值i_sd^*和q轴电流的给定值i_sq^*的方式与电机的转矩没有直接的关系，因此，现有技术中对于d轴电流和q轴电流的调节很有可能会导致电机的转矩不稳定、鲁棒性差等问题。

发明内容

本发明提供一种永磁同步电机的弱磁控制方法和装置，用以解决现有技术中的缺陷，实现了简单而方便地调节d轴电流和q轴电流，达到最优弱磁控制，实现永磁同步电机在弱磁区的稳定运行，达到永磁同步电机弱磁扩速的目的。