[发明专利]一种表贴式永磁同步发电机弱磁控制方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种表贴式永磁同步发电机弱磁控制方法，属于永磁同步电机控制的技术领域。

背景技术

表贴式永磁同步发电机转子采用永磁材料励磁，由于其体积小、功率密度高、动态适应性强、控制简便等特点，已经广泛应用于生产生活的各个领域。但是在永磁同步发电机接PWM整流器的稳压系统中采用传统的i_d＝0的矢量控制时，随着转速的升高，其输出电压会无法稳定，限制了发电机的转速范围，不适合用于实际的工程应用。在永磁同步发电机稳压控制领域，传统弱磁控制方法中双电流调节器相互耦合会带来动态响应变差的问题，电流调节器易于饱和而影响电机性能，甚至造成不稳定，这是双电流调节器弱磁控制的固有缺点。随着永磁同步电动机弱磁控制技术的发展，出现单电流调节器控制的弱磁方法，可以避免双电流调节器相互耦合带来的动态响应变差的问题。传统的单电流调节器控制法固定交轴电压指令，仅控制直轴电流，电机不能充分利用直流电压，效率和带载能力低，转速范围窄。也有通过查表法给定交轴电压指令，但是可移植性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，为了能够在宽转速得到稳定的输出电压及使表贴式永磁同步发电机输出电压不因为转速升高而不稳定，提供了一种表贴式永磁同步发电机弱磁控制方法，通过输出直流电压外环PI调节器得到实时转速下所需要的交轴电流给定值，进而再由交轴电压给定值确定直轴电压给定值，在保证电流运行在电压极限圆上的同时保证电流工作点工作在所需转矩曲线上，解决了传统单电流调节器控制法控制效率低下的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种表贴式永磁同步发电机弱磁控制方法，

将PWM整流器桥臂中点与表贴式永磁同步发电机的三相定子绕组相连并采集PWM整流器直流侧的输出直流电压U_dc，对输出直流电压进行电压环调节和电流环调节得到交轴电压给定值依据电流轨迹沿着电压极限圆和恒转矩曲线交点运行的目标确定直轴电压给定值为：对交轴电压给定值和直轴电压给定值依次进行帕克变换以及空间矢量调制得到PWM整流器的驱动信号，表贴式永磁同步发电机在原动机带动下工作并向PWM整流器输出交流电，

其中，u_smax为表贴式永磁同步电机和PWM整流器所能承受的最大电压，为输出直流电压给定值，i_q为交轴电流实际值，K_vp、K_vi分别为电压环比例系数和积分系数，K_ip、K_ii分别为电流环比例系数和积分系数，s为积分算子。

进一步的，所述一种表贴式永磁同步发电机弱磁控制方法中，对输出直流电压进行电压环调节和电流环调节得到交轴电压给定值的方法为：

对输出直流电压给定值和输出直流电压之差进行PI调节得到交轴电流给定值为：

对交轴电流给定值和交轴电流实际值之差进行PI调节得到交轴电压给定值为：

再进一步的，所述一种表贴式永磁同步发电机弱磁控制方法中，交轴电流实际值通过依据转子位置信号对表贴式永磁同步发电机的三相静止坐标系下的相电流进行克拉克变换得到。

一种宽转速范围内表贴式永磁同步电机的弱磁稳压控制方法，

在表贴式永磁同步发电机转速低于基速时，采用i_d＝0的矢量控制方法以最小的电流控制电机产生最大的电磁转矩；

在表贴式永磁同步电机转速高于基速时，采用所述弱磁控制方法控制电机沿着电压极限圆和恒转矩曲线的交点运行直至达到稳态。

进一步的，所述宽转速范围内表贴式永磁同步电机的弱磁稳压控制方法，在电机运行在稳态后的持续减速过程中，当交轴电压和直轴电压满足电压极限圆限制条件时，由所述弱磁控制方法切换至i_d＝0的矢量控制方法。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：

(1)本发明涉及的弱磁控制方法采用一个电流调节器在电机转速高于基速时给定直轴电压，实现了电机沿着电压极限圆和恒转矩曲线交点运行，该方法使电流轨迹在满足转矩曲线的同时又能满足电压和电流的限制，输出直流电压在短暂波动后能迅速恢复稳定，具有很好的动态响应；

(2)结合转速低于基速时i_d＝0的矢量控制方法和本发明涉及的弱磁控制方法，能够实现表贴式永磁同步电机在宽转速范围的稳定运行，即采用单电流调节器法即可实现宽转速稳压的目的又能提升控制效率，同时整个控制方法不依赖电机参数，参数的鲁棒性好。