[发明专利]永磁无刷直流电机的弱磁控制方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种永磁无刷直流电机的弱磁控制方法以及一种永磁无刷直流电机的弱磁控制装置。

背景技术

随着用户对机电产品节能性要求的提升，效率更高的变频电机驱动器得到了越来越广泛的应用。

通常，变频电机驱动器的直流母线电压处于稳定状态，逆变部分与输入交流电压如电网电压相对独立，从而使逆变部分的控制无需考虑输入交流电压的瞬时变化，便于控制方法的实现。为了保证直流母线电压处于稳定状态，通常会配备有容值较大的电解电容，但这会导致变频电机驱动器体积变大，成本增高，而且电解电容的使用寿命有限，降低了变频电机驱动器的使用寿命。

相关技术中，可以采用容值为20uF的薄膜电容来代替直流母线侧容值较大的电解电容，通过控制电机的瞬时功率与输入交流电压的形状匹配，不但可以实现电机的调速，而且可以减少输入电流谐波，实现变频电机驱动器的高功率因数。

由于无电解电容驱动器具有成本低，使用寿命长等优点，目前已得到广泛应用。但在无电解电容驱动器中，直流母线电压以正弦规律波动，并且，随着电机运行频率和功率的增大，直流母线电压的最小值开始减小，当直流母线电压的最小值小于电机的等效反电动势时，直流母线电压无法为电机提供能量。因此，为了最大程度利用直流母线电压为电机提供能量，在整个电机运行频率和功率范围内进行弱磁控制，但是，在高频重载运行工况下，由于薄膜电容的储能很小，在直流母线电压的波谷处，实际电压矢量会超出电压矢量正六边形，如果采用传统的弱磁控制方法，将导致弱磁电流发生饱和，从而导致弱磁电流失控。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种能够有效解决弱磁电流饱和引起的弱磁电流失控问题的永磁无刷直流电机的弱磁控制方法。

本发明的另一个目的在于提出一种永磁无刷直流电机的弱磁控制装置。

为了实现上述目的，本发明一方面实施例提出了一种永磁无刷直流电机的弱磁控制方法，所述永磁无刷直流电机的电机控制器中无电解电容，所述弱磁控制方法包括以下步骤：获取所述永磁无刷直流电机的d轴电流和q轴电流，并根据所述d轴电流和q轴电流计算所述永磁无刷直流电机的实际电压矢量；检测直流母线电压，并根据所述直流母线电压获取电压矢量圆；根据所述实际电压矢量和所述电压矢量圆进行闭环控制以计算弱磁电流，并根据所述弱磁电流对所述永磁无刷直流电机进行弱磁控制，其中，当时，所述弱磁控制有效。

根据本发明实施例的永磁无刷直流电机的弱磁控制方法，实时获取永磁无刷直流电机的d轴电流和q轴电流，并根据d轴电流和q轴电流计算永磁无刷直流电机的实际电压矢量，实时检测直流母线电压，并根据直流母线电压获取电压矢量圆，以及根据实际电压矢量和电压矢量圆进行闭环控制以计算弱磁电流，并根据弱磁电流对永磁无刷直流电机进行弱磁控制，其中，当时，弱磁控制有效，从而保证在直流母线电压的波谷处，当电机的实际电压矢量超出电压矢量圆时，退出弱磁控制，以使弱磁电流控制始终处于线性控制状态，有效解决弱磁电流饱和引起的弱磁电流失控问题。

根据本发明的一个实施例，所述电压矢量圆的半径为其中，0＜k＜1，V_dc为所述直流母线电压。

根据本发明的一个实施例，当时，控制所述永磁无刷直流电机退出所述弱磁控制，其中，为所述实际电压矢量，V_dc为所述直流母线电压。

根据本发明的一个实施例，根据以下公式计算所述永磁无刷直流电机的实际电压矢量的幅值：

其中，为所述实际电压矢量的幅值，V_d、V_q分别为所述电机的d轴电压和q轴电压，i_d、i_q分别为所述电机的d轴电流和q轴电流，R_s为所述电机的定子电阻，L_d、L_q分别为所述电机的d轴电感和q轴电感，ω_e为所述电机的电角速度，λ_af为所述电机的转子永磁体磁链。