[发明专利]一种混合励磁同步电机三维电流分析及协调控制方法

说明书

本发明公开了一种混合励磁同步电机三维电流分析及协调控制方法，属于混合励磁同步电机技术领域，在i_d‑i_q二维电流平面基础上，将励磁电流i_f作为第三个坐标轴,构成i_d‑i_q‑i_f三维电流空间；其中，三维电流的矢量和为i_total，由i_d‑i_q构成的平面称之为电枢平面，i_d及i_q在此平面的矢量和仍为i_s，i_d‑i_f构成的平面称之为调磁平面，两者在调磁平面上的矢量和称之为i_j；解决了混合励磁同步电机的传统二维电流矢量i_d‑i_q平面无法追踪电励磁电流轨迹问题；也解决了其传统速度分区控制复杂、低速磁阻功率及电励磁功率利用率低、弱磁扩速参数依赖性强的问题；基于本发明的混合励磁电机可实现低速区高效运行，高速区可靠运行，鲁棒性强。

技术领域

本发明属于混合励磁同步电机技术领域，尤其涉及一种混合励磁同步电机三维电流分析及协调控制方法。

背景技术

传统永磁电机因具有磁场调节困难和永磁退磁风险问题而使其弱磁扩速受限，高速运行时对逆变器容量要求较高；混合励磁电机在传统永磁电机基础上引入电励磁，磁场调节方便可靠，十分适合航空航天、电动汽车等宽速域应用场合。由于电机驱动系统的逆变器有电压电流极限要求，传统的电磁约束分析方法均在i_d-i_q二维电流平面进行，无法分析励磁电流的实时作用情况，本文将励磁电流作为第三个坐标轴，提出了一种在三维电流矢量空间分析方法。另一方面，混合励磁电机运行控制需要对电机电流协调控制，目前，电流协调控制策略的研究主要以分区思想的矢量控制为主，低速区采用如恒定电励磁增矩或电励磁不参与等方法，高速区采用如电励磁与直轴电流分段弱磁等方法；此类方法分区条件复杂，控制切换不稳定，参数依赖性强，鲁棒性弱。

最优控制作为一种数学优化算法，能完成给定目标下的多变量最优给定，将其应用到混合励磁电机当中，能够根据电机的数学模型，完成电枢电流及电励磁电流的给定，充分利用磁阻功率以及励磁功率，实现混合励磁电机的高效运行；电压反馈型弱磁控制利用给定电压幅值与逆变器电压极限来调整电流的给定，将电机高速运转的反电势控制在逆变器极限内，实现电机的弱磁扩速，其参数依赖性弱，鲁棒性强，结构简单。

发明内容

发明目的：针对传统二维电流空间下的电磁约束分析无法追踪混合励磁电机电励磁电流矢量运行轨迹的问题，本发明提出一种三维电流矢量空间的混合励磁电磁约束条件分析方法；在此基础上，针对混合励磁电机电流分区协调控制的以上缺陷，本发明提出了一种混合励磁同步电机三维电流分析及协调控制方法，由此解决了电流分区协调控制在运行过程中分区条件复杂，控制切换不稳定，鲁棒性弱的技术问题。

为了实现上诉目的，本发明采用的技术方案是：

一种混合励磁同步电机三维电流分析方法，在电枢绕组同步坐标系下直轴电流i_d与交轴电流i_q形成的i_d-i_q二维电流平面基础上，将励磁电流i_f作为第三个坐标轴,构成i_d-i_q-i_f三维电流空间；其中，三维电流的矢量和为i_total，由i_d-i_q构成的平面称之为电枢平面，i_d及i_q在此平面的矢量和仍为i_s，i_d-i_f构成的平面称之为调磁平面，两者在调磁平面上的矢量和称之为i_j。