[发明专利]一种基于查表方式的永磁同步电机的弱磁控制方法

权利要求书

1.一种基于查表方式的永磁同步电机的弱磁控制方法，其特征在于：应用于所述的弱磁控制方法的电流指令表格根据以下方式确定：

由定子电压方程：

其中

u_d²+u_q²＝U_s² (2)

由于R很小，可以忽略；

式(1)中，第二项中id、iq在稳态时为直流，故对其求导为零；将上式简化后两端平方相加可得：

电磁转矩方程：

式(3)和式(4)为电机运行的必要条件，还受其他因素限制，具体如下：

若最大定子电流I＝500A，可得：

i_d²+i_q²≤500² (5)

联立式(4)、式(5)，可以解得电磁转矩的范围为-349N·m～349N·m，结合实际情况选择电磁转矩范围为-300N·m～300N·m；

为得到最大转矩/电流比，可设下列方程

i_d²+i_q²＝h² (6)

根据拉格朗日乘子法，保证h的值最小，可得到MTPA方程：

根据拉格朗日乘子法，可得到两方程所表示曲线相切的点，该点表示在Us，Te相同情况下，电角速度最大；

MTPV方程如下：

其中：

由上述可知，式(3)、式(4)为电机运行的状态方程，式(6)、式(7)和式(8)为电机运行时的约束条件；还可以看出在当在不同电压情况下，id、iq范围不会发生变化，只是电角速度随电压变化；

对于电机运行来说，其转速的给定范围为0～15000rpm，电机为同步电机，电角速度和转速具有一定的关系，可以计算出电角速度We；

根据式(3)、式(4)可以计算出对应的id、iq数据，通过式(6)、式(7)、式(8)筛选出符合要求的电流值，即为弱磁区域的id、iq数据表格；

所述的查表方式为：

首先对电机运行区间进行分析，可分为恒转矩区域和弱磁区域，分别为区域I、区域II；

所述的id、iq表格数据对应区域II，其范围在不同母线电压情况下均不发生变化；

在区域II中，结合式(3)可知，对应同一点的电流值id、iq时，等式右边不变，等式左边We与Us成正比关系，即不同母线电压情况下，其对应的电角速度We均可以映射到同一母线电压中；

其表达式如下：

其中：

当给定电磁转矩、转速指令时，转速经过采集的母线电压值，映射到表格对应的母线电压；

根据电磁转矩、映射后的转速指令可能落在三个区域，解决办法如下：

区域I：NNmin，id＝idmin、iq＝iqmin；

区域II：NminNNmax，id、iq的值需经过查表给出；

区域III：NNmax，保持转速不变，减小Te，使点落在区域II的边界上；

对于区域I，恒转矩区域，查表给定id、iq后，We与Us成正比，转速越大，We越大，Us越大；当满足式(10)时进入弱磁区域，即区域II；

对于区域II，Us不变，id、iq随We变化而变化，具体查表过程如下：

步骤1、根据给定U’dc，将N’换算至已有表格Udc所对应的N，根据电机参数计算电角速度We；

步骤2、根据给定的Te，确定Te在表格中的两行；

步骤3、根据Te所在的两行，计算Te对应的最大Wemax和最小Wemin，并得到最大idmax、iqmax和最小的idmin、iqmin；

步骤4、根据Te和We落在表格中的区域，找出所在区域的四个点，进行二次线性差值计算，得到id、iq；

步骤5、将所得的值与步骤3得到的最大最小电流值对比，输出符合的电流值；

对于区域III，在表格中找到距离给定Te最近，并且能满足转速要求的电流值。