[发明专利]基于功能切换的直流调磁型记忆电机无位置控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于功能切换的直流调磁型记忆电机无位置控制方法及系统，其中方法包括：步骤一：在直流调磁型记忆电机正常运行时，采集调磁绕组感应电压u_f，通过电动势观测器提取调磁绕组感应电势e_f；步骤二：根据调磁绕组感应电势e_f，通过位置/速度观测器计算得到电角度观测值和电角速度观测值并根据电角度观测值和电角速度观测值对直流调磁型记忆电机进行矢量控制，实现调磁绕组的位置观测功能；步骤三：在需要调节直流调磁型记忆电机的永磁体磁化状态时，采用磁化状态控制器根据电角速度观测值产生驱动信号，驱动调磁绕组产生调磁磁动势，进而调节永磁体磁化状态，实现调磁绕组的调磁功能。本发明可以提高调磁绕组的使用效率。

技术领域

本发明涉及电机控制技术，尤其涉及一种基于功能切换的直流调磁型记忆电机控制方法及系统。

背景技术

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine，PMSM)具有高转矩密度和高效率的优点，被广泛应用于电动汽车、风力发电、高速机床及飞轮储能等应用领域。然而，使用稀土永磁体也导致了电机的气隙磁密难以调节，因而限制了电机的恒功率调速性能。可变磁通记忆电机(Variable Flux Memory Machine，VFMM)是一种通过改变永磁体磁化水平来实现拓宽调速范围的永磁电机，该类电机通过电枢绕组或者附加的调磁绕组施加瞬时的调磁电流脉冲来改变低矫顽力永磁体的磁化状态，克服了传统气隙磁场无法调节的问题。

直流调磁型记忆电机通过附加的直流调磁绕组施加调磁电流产生磁动势，从而改变低矫顽力永磁体的磁化状态，具有调磁简单、准确的优点。由于直流调磁型记忆电机的调磁绕组仅仅在需要调磁操作时发挥作用，而在绝大多数的运行时间里处于冗余状态，使得整个调磁控制系统使用效率较低。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术中调磁绕组使用效率较低的问题，提供一种基于功能切换的直流调磁型记忆电机无位置控制方法及系统，将调磁绕组同时用于调磁功能和位置观测功能，实现无位置传感器控制。

技术方案：本发明所述的基于功能切换的直流调磁型记忆电机无位置控制方法包括以下步骤：

步骤一：在直流调磁型记忆电机正常运行时，采集调磁绕组感应电压u_f，通过电动势观测器提取调磁绕组感应电势e_f；

步骤二：根据调磁绕组感应电势e_f，通过位置/速度观测器计算得到电角度观测值和电角速度观测值并根据电角度观测值和电角速度观测值对直流调磁型记忆电机进行矢量控制，实现调磁绕组的位置观测功能；

步骤三：在需要调节直流调磁型记忆电机的永磁体磁化状态时，采用磁化状态控制器根据电角速度观测值产生驱动信号，驱动调磁功率变换器在调磁绕组中产生调磁磁动势，进而调节永磁体磁化状态，实现调磁绕组的调磁功能。

进一步的，步骤一中所述通过电动势观测器提取调磁绕组感应电势e_f的具体方法为：

S1.1、将当前周期的调磁绕组感应电压u_f与上一周期计算得到的调磁绕组感应电势观测值相减后除以调磁绕组电阻R_f；

S1.2、将步骤S1.1的计算结果输入低通滤波器，滤除瞬态项与高次谐波，得到调磁绕组电流观测值

S1.3、将调磁绕组电流观测值与实际值i_f比较，并将得到的误差输入比例-积分调节器，得到调磁绕组感应电势e_f。

进一步的，步骤二中所述通过位置/速度观测器计算得到电角度观测值和电角速度观测值的具体方法为：