[发明专利]一种电励磁同步电机的转子磁场定向控制方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种电励磁同步电机的转子磁场定向控制方法和装置。 

背景技术

电励磁同步电机作为一种典型的同步电机，在大功率调速系统中得到了广泛应用。同时，电励磁同步电机的控制方法也成为了研究热点，电励磁同步电机的控制方法主要分为两大类：基于磁场定向的矢量控制和基于转矩的直接转矩控制。其中，电励磁同步电机的矢量控制主要包括：转子磁场定向控制、气隙磁场定向控制、定子磁场定向控制和阻尼磁场定向控制。在这几种矢量控制方法中，转子磁场定向控制的数学模型最为简单，并且还可以实现电机转矩和磁链的完全解耦。 

在转子磁场定向控制下，电励磁同步电机的磁链方程(不考虑阻尼绕组的情况)为： 

ψ_sd＝L_di_sd+L_adi_f

ψ_sq＝L_qi_sq

电励磁同步电机的电压方程为： 

u_sd＝R_si_sd-ωψ_sq

u_sq＝R_si_sq+ωψ_sd

电励磁同步电机的转矩方程为： 

T_e＝(L_d-L_q)i_sdi_sq+L_adi_fi_sq

其中，ψ_sd为定子磁链的d轴分量，ψ_sq为定子磁链的q轴分量，L_d为纵轴同步电感，L_q为横轴同步电感，L_ad为纵轴电枢反应电感，i_sd为定子电流的d轴分量，i_sq为定子电流的q轴分量，i_f为励磁电流，u_sd为定子电压的d轴分量，u_sq为定子电压的q轴分量，R_s为定子电阻，ω为电机的角速度，T_e为电机的转矩。 

传统的转子磁场定向控制方法采用i_sd＝0的控制方式，此时，电励磁同 步电机的转矩为：T_e＝ψ_sdi_sq＝L_adi_fi_sq。 

在实现本发明的过程中，本发明的发明人发现现有技术中至少存在如下问题：由于定子电流的d轴分量i_sd为零，因此，电励磁同步电机的电磁转矩只与定子磁链的d轴分量ψ_sd和定子电流的q轴分量i_sq有关，并且两者没有耦合。而当励磁电流不变时，定子磁链的d轴分量ψ_sd将保持不变，在此情况下，电励磁同步电机的电励磁转矩仅仅与定子电流的q轴分量i_sq有关。当时，当负载增大后，为了保证电励磁同步电机的电励磁转矩不受影响，需要增大定子电流的q轴分量i_sq，在转速不变的情况下，定子电压的幅值将随着定子电流的q轴分量i_sq的增大而增大，而定子电压大幅增大将不利于系统的控制和安全。同时，随着负载的增大，还会使得电枢反应的电势增大，从而使得定子电压和定子电流之间的夹角增大，导致系统的功率因数降低，最终使得整个系统的效率降低。 

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电励磁同步电机的转子磁场定向控制方法和装置，以避免转子磁场定向控制对于系统控制、安全和效率的影响。 

本发明实施例公开公开了如下技术方案： 

一种电励磁同步电机的控制方法，包括： 

计算使电励磁同步电机的定子磁链为恒定值，且定子电压和定子电流为同相位的定子电流的控制值和励磁电流的控制值； 

根据定子电流的控制值获得控制三相逆变器的脉冲信号，并根据励磁电流的控制值获得控制励磁整流器的导通角信号； 

通过所述脉冲信号控制三相逆变器，以及通过所述导通角信号控制励磁整流器，实现对电励磁同步电机进行控制。