[发明专利]一种直流偏置正弦电流电机的弱磁控制装置和方法

摘要

本发明公开了一种直流偏置正弦电流电机的弱磁控制装置和方法，其中装置包括：速度调节器、电流分配器、d轴电流调节器、q轴电流调节器、0轴电流调节器、第一给定电压移相模块、第二给定电压移相模块、第一脉宽调节器、第二脉宽调节器、变流器、直流偏置正弦电流电机、速度传感器以及旋转坐标变换模块。本发明根据电枢电流给定值和电机转速反馈值，保持电机合成反电动势恒定为电机端电压最大值，同时，电机电枢电流合成值小于等于额定值，电枢电流合成值恒定为电机电枢电流最大值，得到d轴、q轴和0轴电流给定值，有效提高了直流偏置正弦电流电机在弱磁区间输出转矩的能力，实现直流偏置正弦电流电机高速宽范围运行的目的。

主权项

1.一种直流偏置正弦电流电机的弱磁控制装置，其特征在于，包括：速度调节器(1)，用于接收电机转速给定值ω_r*与电机转速反馈值ω_r的差值，输出电枢电流给定值i*；电流分配器(2)，用于接收电枢电流给定值i*和电机转速反馈值ω_r，输出d轴电流给定值i_d*、q轴电流给定值i_q*和0轴电流给定值i₀*；d轴电流调节器(3a)，用于接收d轴电流给定值i_d*与d轴电流反馈值i_d的差值，输出d轴电压给定值u_d*；q轴电流调节器(3b)，用于接收q轴电流给定值i_q*与q轴电流反馈值i_q的差值，输出q轴电压给定值u_q*；0轴电流调节器(3c)用于接收0轴电流给定值i₀*与0轴电流反馈值i₀的差值，输出0轴电压给定值u₀*；第一给定电压移相模块(4a)，用于接收d轴电压给定值u_d*、q轴电压给定值u_q*与转子位置信号θ_r，输出相位滞后于u_d*和u_q*的合成电压30度，大小为合成电压倍的电压矢量，并将其变换到静止坐标系，得到u_α1*、u_β1*；第二给定电压移相模块(4b)，用于接收d轴电压给定值u_d*，q轴电压给定值u_q*与转子位置信号θ_r，输出相位滞后于u_d*和u_q*的合成电压150度，大小为合成电压倍的电压矢量，并将其变换到静止坐标系，得到u_α2*、u_β2*；第一脉宽调节器(5a)，用于接收u_α1*、u_β1*和u₀*，进行空间矢量脉宽调制，产生第一逆变器的A1、B1、C1相PWM信号PWM1‑6；第二脉宽调节器(5b)，用于接收u_α2*、u_β2*和u₀*，进行空间矢量脉宽调制，产生第二逆变器的A2、B2、C2相PWM信号PWM7‑12；变流器(6)包括直流电源和12个IGBT，其中，6个IGBT组成第一逆变器，其输出端A1、B1、C1分别连接直流偏置正弦电流电机(7)A、B、C相的输入端；另外6个IGBT组成第二逆变器，其输出端A2、B2、C2分别连接直流偏置正弦电流电机(7)A、B、C相的输出端；变流器(6)的输出电压作用在直流偏置正弦电流电机(7)的三相绕组上，控制直流偏置正弦电流电机(7)三相绕组A、B、C相的电流，产生对应于输入PWM信号的带直流偏置的正弦电流信号，控制直流偏置正弦电流电机运行；速度传感器(8)，用于对转子位置信号θ_r进行微分得到电机转速反馈值ω_r；旋转坐标变换模块(9)，用于接收电机转子位置信号θ_r，A、B、C相电流i_a、i_b、i_c，得到d轴电流反馈值i_d、q轴电流反馈值i_q、0轴电流反馈值i₀；所述电流分配器(2)对电枢电流给定值i*以及电机转速反馈值ω_r按下式进行计算，且满足约束条件时，得到d轴电流给定值i_d*、q轴电流给定值i_q*和0轴电流给定值i₀*：其中，d轴电感与q轴电感相等，表示为L，L₀为0轴电感，u为电机端电压最大值，n_r为电机转子极对数，以计算得到的d轴、q轴、0轴电流给定值作为直流偏置正弦电流电机的控制量；所述约束条件为：保持电机合成反电动势恒定为电机端电压最大值，同时，电机电枢电流合成值小于等于额定值，电枢电流合成值恒定为电机电枢电流最大值，电机的d轴、q轴、0轴电流给定值满足下式：其中，E_s为电机合成反电势，ω_e为电机电角速度，i_s为电机电枢电流合成值，i_max为电机电枢电流最大值。