[发明专利]一种高速无刷直流电机弱磁升速控制方法

说明书

本发明涉及一种高速无刷直流电机弱磁升速控制方法，根据电机的转子位置得到三相反电势，计算反电势在αβ坐标系下的模值和角度，依据电机的电压、电感、反电势、转矩和转速等参数，计算电流超前反电势的角度，基于电流超前角度对反电势的模值和角度进行调节，结合电机转矩产生αβ坐标系下的给定电流标幺值。根据三相电流得到αβ坐标系下的电流反馈值，将αβ坐标系下的电流给定值与反馈值作差，经PI调节器后产生αβ坐标系下的电压矢量，从而产生PWM波驱动逆变器的开关管，带动电机旋转，实现无刷直流电机的弱磁升速。有益效果是：在转速变化情况下对电流的超前角进行实时调整，保证了无刷直流电机在基频以上能够有效弱磁，实现电机转速的提升。

技术领域

本发明属于无刷直流电机的弱磁控制方法，涉及一种高速无刷直流电机弱磁升速控制方法，特别是在高速状态下通过自适应调整电流超前角的弱磁升速控制方法。

背景技术

无刷直流电机具有高体积能量的优点，在汽车电子、医疗器械和航空航天领域都有所应用。无刷直流电机的结构特点决定了梯形波的反电势分布，基于解耦控制的传统永磁同步电机弱磁方法已经不再适用。无刷直流电机在“三相六状态”控制方法下，控制导通角超前能使绕组提前换相，电机可以扩速运行。但在绕组内部会产生环路电流，使电机效率降低，扩速范围有限，弱磁升速实现困难。

无刷直流电机相电流超前相反电势的角度称为内功角，增大内功角的值可以使电机工作在基频以上，电机运行在恒功率状态。根据反电势的特征以及转速的要求，动态控制内功角的大小以及相电流的幅值可实现无刷直流电机的弱磁升速，电流超前角度的大小受转速的影响，弱磁升速过程中需要调整内功角以达到更好的转速提升性能。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种高速无刷直流电机弱磁升速控制方法，解决无刷直流电机在基频以上弱磁升速困难的问题。

技术方案

一种高速无刷直流电机弱磁升速控制方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将无刷直流电机的三相反电势e_a、e_b和e_c进行3s/2s变换，从ABC坐标系变换至αβ坐标系，得到αβ坐标系下的反电势e_α和e_β；再将反电势e_α和e_β由αβ坐标系经过极坐标变换后，得到反电势的模值e_m和角度θ_e；

步骤2：根据转矩、转速和反电势模值，计算三相电流矢量的模值：

电流矢量的模值：

其中，T为电机实际的电磁转矩，ω为电机角速度，e_m为反电势模值，θ为反电势与电流的夹角；

将三相电流i_a、i_b和i_c进行3s/2s变换，将电流从ABC坐标系变换至αβ坐标系下，得到αβ坐标系下的电流反馈值i′_α和i′_β；

步骤3、计算弱磁状态下反电势与电流的夹角：

其中，U_m为输入电压模值，ω_i为电流旋转速度，L为电机电感；

步骤4：基于相电流超前角度值θ和反电势模值e_m和角度θ_e，得到αβ坐标系下的电流给定值：

其中：T_set为电机给定的电磁转矩；