[发明专利]一种高动态响应的永磁同步电机弱磁扩速方法

说明书

本发明公开了一种高动态响应的永磁同步电机弱磁扩速方法，所述方法步骤如下：弱磁功能模块持续地将ω^*和ω与ω_th进行比较，当比较结果满足条件时，使能信号ENABLE为1，同时使能d轴转速调节器，完成功能为根据ω^*与ω的误差给出d轴电流给定在不满足条件时，使能信号不启动，d轴电流给定为传统d轴电流为零的矢量控制；d轴和q轴电流给定分别给至d轴和q轴的电流调节器，调节器计算后给出d轴电压u_d1与q轴电压u_q1，随后通过保留d轴电压的合成电压限幅模块，u_d1与u_q1被处理为u_d与u_q。本发明可实现与传统矢量控制速度环性能相近的高动态弱磁扩速控制，在控制过程中没有出现振荡，并能与传统矢量控制无缝切换。

技术领域

本发明属于电机驱动控制技术领域，涉及一种高动态响应的永磁同步电机弱磁扩速控制方法。

背景技术

永磁同步电机中与电枢作用的磁场由永磁体产生，具有不可调节的特点。因此，永磁同步电机无法通过直接调节永磁体产生的磁场来实现扩速运行，需要弱磁控制算法来实现。

传统弱磁控制方法中，d轴与q轴电流给定值的分配很大程度上依赖电机的精确模型方程，如最大转矩电流比曲线、电压和电流极限方程等，而且弱磁程度调节多基于电压阈值。在动态过程中，不仅受到模型参数不准确的限制，而且基于稳态性能的电压、电流极限方程并不完全适用于暂态工况，因此难以实现高动态响应的弱磁控制。

在实际应用中，很多场合需要高动态的扩速性能，如螺旋桨推进的水下潜器紧急避险时，需要推进电机带动螺旋桨扩速运行达到可能的最大速度来进行加速或制动。传统矢量控制方法采用d轴电流为零控制策略，只能达到额定速度而不具备扩速能力。传统弱磁控制多针对稳态性能，在快速响应性上并不满足要求。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种高动态响应的永磁同步电机弱磁扩速方法。与传统弱磁控制针对以额定功率进行恒功率运行的目的不同，本发明的目的在于永磁同步电机高动态弱磁扩速，可快速达到额定能力之上的转速和功率，并根据散热条件可短时或长期维持扩速状态，可有效提高螺旋桨推进水下潜器、电动车辆等设备的紧急避险能力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高动态响应的永磁同步电机弱磁扩速方法，包括如下步骤：

步骤一、在永磁同步电机d轴电流等于零的传统矢量控制方法的基础上设置弱磁功能模块和保留d轴电压的合成电压限幅模块；

步骤二、弱磁功能模块持续地将给定转速ω^*和实际转速ω与给定转速阈值实际转速阈值ω_th进行比较，当比较结果满足式(1)条件时，使能信号ENABLE为1，同时使能d轴转速调节器，该调节器完成功能为根据ω^*与ω的误差给出d轴电流给定在不满足式(1)条件时，使能信号不启动，d轴电流给定为传统d轴电流为零的矢量控制；

步骤三：d轴和q轴电流给定分别给至d轴和q轴的电流调节器，调节器计算后给出d轴电压u_d1与q轴电压u_q1，随后通过保留d轴电压的合成电压限幅模块，u_d1与u_q1按照式(2)被处理为u_d与u_q：

u_d＝u_d1,

式中，u_max为逆变器最大输出电压，以标幺值表示时u_max为1。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：