[发明专利]一种定子永磁型记忆电机大转矩输出控制方法

说明书

本发明公开了一种定子永磁型记忆电机大转矩输出控制方法，在不同的速度区间均使电机输出大转矩。该方法在低速区采用额定相电流和铝镍钴永磁饱和磁化状态下的永磁磁链作为大转矩输出条件产生大转矩输出。而在高速区根据铝镍钴永磁磁化状态的可调特性，采用类似于低速区的大转矩输出条件获得电机的大转矩输出，降低了电机参数对控制精度的影响，提升了系统控制的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及电气传动技术领域，特别是涉及一种定子永磁型记忆电机大转矩输出控制方法。

背景技术

由于具有高效率，高功率密度和高控制精度等优点，永磁同步电机被广泛应用于风力发电、电动汽车及家用电器等领域。然而，恒定的永磁体励磁使得电机气隙磁通不易调节，这限制了永磁同步电机的进一步应用。为了解决这一问题，研究者提出采用负的直轴电流控制方法或采用永磁体和励磁绕组进行混合励磁的混合励磁控制方法。这些方法拓展了永磁同步电机的恒功率工作范围，但在弱磁控制时需施加连续的弱磁电流，这增加了系统铜耗，降低了系统效率。

2001年，研究者提出一种将具有低矫顽力和高剩磁特性的铝镍钴永磁作为励磁源的记忆电机。该电机通过采用调磁脉冲可直接改变铝镍钴的磁化状态，进而实现了电机气隙磁通的控制，并且在调磁过程中所产生的调磁铜耗几乎可以忽略。因而，记忆电机被认为是一种具有广泛应用前景的磁通可控永磁同步电机。但这种转子永磁型记忆电机存在以下不足：

1)铝镍钴永磁和电枢绕组位置变化，这增加了调磁控制的难度；

2)电机在高速运行时，为了防止位于转子上的铝镍钴永磁体离心，需增加额外的固定装置，这增加了电机安装的难度，提高了电机的成本；

3)电机的电枢反应可能导致铝镍钴永磁发生不可逆去磁，不仅降低了电机控制精度，而且恶化了电机性能；

4)为了改变铝镍钴永磁的磁化状态，所需调磁脉冲的幅值较大。因而，需要选择较大功率定额的功率器件，这增加了系统的成本。

为了克服转子永磁型记忆电机的不足，学者提出了铝镍钴永磁位于定子上的定子永磁型记忆电机。由于在定子上增加了额外的调磁绕组，铝镍钴永磁和调磁绕组的位置固定，这简化了记忆电机的调磁控制。而且由于电枢绕组，调磁绕组和永磁体均位于定子上，转子结构简单，利于电机的高速运行。按照工作原理的不同，定子永磁型记忆电机可分为双凸极记忆电机和磁通切换记忆电机两种类型。目前，对于双凸极记忆电机，学者提出了该记忆电机的双模式工作及在单相短路故障下的容错控制。而对于磁通切换记忆电机，研究者提出了一种id＝0的分段永磁磁通控制。而对该类记忆电机大转矩输出控制的研究还未见诸报道。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够使电机在不同运行速度区间实现大转矩输出控制的方法。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的定子永磁型记忆电机大转矩输出控制方法，包括以下步骤：

S1：基于额定转速n_N，定子永磁型记忆电机在全速区可分为低速区和高速区，其中n_N为铝镍钴永磁处于饱和磁化状态时所对应的转速；当给定转速n小于n_N时，电机工作于低速区；当n大于n_N时，电机工作于高速区；

S2：计算得到在低速区实现大转矩输出的条件，如式(1)所示：

式(1)中，为直轴电流参考值，为交轴电流参考值，为永磁磁链参考值，i_n为定子额定相电流，ψ_pm(i_fk)为铝镍钴永磁饱和充磁状态时的永磁磁链，i_fk为饱和调磁脉冲；

S3：计算得到在高速区实现大转矩输出的条件，如式(2)所示：