電機在全速范圍內(nèi)的無功電流控制方法及其控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電機控制技術領域，特別涉及一種電機在全速范圍內(nèi)的無功電流控制 方法以及一種電機的控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 隨著變頻驅動技術越來越普及，如何確保電機在整個調(diào)速范圍內(nèi)穩(wěn)定可靠的運行 就顯得至關重要。同時，考慮到開關器件的耐壓等級、過流能力的限制、電機的發(fā)熱問題，需 要保證驅動系統(tǒng)能夠在極限電流圓、極限電壓圓內(nèi)運行。
[0003] 對于電機調(diào)速性能的改善主要是通過對無功電流的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)的。目前最常用 的方法是設置/〗=()，該方法雖能夠保證電機獲得最大功率因數(shù)、降低驅動系統(tǒng)的容量，但無 法對電機在整個系統(tǒng)中的可靠運行提供支持，尤其是電機運行于低速重載情況下，若采用 <=()的控制方法，極易產(chǎn)生過流現(xiàn)象，不能夠確保系統(tǒng)運行在極限電流圓內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術缺陷。
[0005] 為此，本發(fā)明的一個目的在于提出了 一種電機在全速范圍內(nèi)的無功電流控制方 法，通過檢測電機的轉子速度來控制電機以不同的控制模式運行，從而可確保電機系統(tǒng)在 全速范圍內(nèi)能夠穩(wěn)定運行。
[0006] 本發(fā)明的另一個目的在于提出了一種電機的控制系統(tǒng)。
[0007] 為達到上述目的，本發(fā)明一方面實施例提出了一種電機在全速范圍內(nèi)的無功電流 控制方法，所述無功電流控制方法包括以下步驟：檢測電機的轉子速度；當所述轉子速度 小于第一預設速度時，控制所述電機以最大轉矩電流比MTPA控制模式運行，并獲取所述 MTPA控制模式下所述電機的無功電流；當所述轉子速度大于等于所述第一預設速度且小 于等于第二預設速度時，控制所述電機以弱磁控制模式運行，并獲取所述弱磁控制模式下 所述電機的無功電流；當所述轉子速度大于所述第二預設速度時，控制所述電機以最大轉 矩電壓比MTPV控制模式運行，并獲取所述MTPV控制模式下所述電機的無功電流；以及分別 根據(jù)所述MTPA控制模式下所述電機的無功電流、所述弱磁控制模式下所述電機的無功電 流和所述MTPV控制模式下所述電機的無功電流對所述電機進行控制。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明實施例的電機在全速范圍內(nèi)的無功電流控制方法，通過檢測電機的轉 子速度，并根據(jù)電機的轉子速度與第一預設速度、第二預設速度進行比較，控制電機運行在 相應的最大轉矩電流比MTPA控制模式、弱磁控制模式或最大轉矩電壓比MTPV控制模式 下，并獲取上述三種模式下對應電機的無功電流，最后分別根據(jù)最大轉矩電流比MTPA控制 模式、弱磁控制模式以及最大轉矩電壓比MTPV控制模式下的無功電流對電機進行控制，以 調(diào)節(jié)電機的速度。因此，本發(fā)明實施例的電機在全速范圍內(nèi)的無功電流控制方法通過檢測 電機的轉子速度來控制電機以不同的控制模式運行，保證電機能夠在極限電流圓、極限電 壓圓內(nèi)運行，從而實現(xiàn)電機全速范圍內(nèi)的穩(wěn)定可靠地運行，并且在電機運行于低速重載的 情況下采用MTPA控制模式，通過最小定子電流獲取最大轉矩，保證電流限制在極限電流圓 內(nèi)，避免了過流現(xiàn)象的產(chǎn)生，同時將電機、逆變器的損耗降至最低，提高了電機的效率；隨著 速度的增加，采用具有抗飽和能力的弱磁控制模式，確保電機在高速范圍內(nèi)的穩(wěn)定運行；當 電機的速度達到臨界值即轉子速度大于第二預設速度時，采用MTPV控制模式，保證電機運 行在極限電流圓內(nèi)，同時解決了速度環(huán)和電流環(huán)控制失效問題，最終保證了電機系統(tǒng)在整 個速度范圍內(nèi)運行的穩(wěn)定性和可靠性，提高了電壓、電流的利用率，擴展了電機的速度調(diào)節(jié) 范圍。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述MTPA控制模式下所述電機的無功電流根據(jù)以下 公式獲取，
[0010]
【主權項】
1. 一種電機在全速范圍內(nèi)的無功電流控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 檢測電機的轉子速度； 當所述轉子速度小于第一預設速度時，控制所述電機以最大轉矩電流比MTPA控制模 式運行，并獲取所述MTPA控制模式下所述電機的無功電流； 當所述轉子速度大于等于所述第一預設速度且小于等于第二預設速度時，控制所述電 機以弱磁控制模式運行，并獲取所述弱磁控制模式下所述電機的無功電流，其中，所述第二 預設速度大于所述第一預設速度； 當所述轉子速度大于所述第二預設速度時，控制所述電機以最大轉矩電壓比MTPV控 制模式運行，并獲取所述MTPV控制模式下所述電機的無功電流；以及 分別根據(jù)所述MTPA控制模式下所述電機的無功電流、所述弱磁控制模式下所述電機 的無功電流和所述MTPV控制模式下所述電機的無功電流對所述電機進行控制。
2. 如權利要求1所述的電機在全速范圍內(nèi)的無功電流控制方法，其特征在于，所述 MTPA控制模式下所述電機的無功電流根據(jù)以下公式獲?。?br>其中，?為所述MTPA控制模式下所述電機的無功電流成為所述電機的反電動勢，Lq為 所述電機的q軸電感，Ld為所述電機的d軸電感，ζ.為所述電機的q軸電流。
3. 如權利要求1所述的電機在全速范圍內(nèi)的無功電流控制方法，其特征在于，所述弱 磁控制模式下所述電機的無功電流根據(jù)以下公式獲?。?br>其中，?為所述弱磁控制模式下所述電機的無功電流，Ke為所述電機的反電動勢，Lq為 所述電機的q軸電感，Ld為所述電機的d軸電感，< 為所述電機的q軸電流，< 為所述電機 的d軸電壓、<為所述電機的q軸電壓，Vs _為所述電機的相電壓的最大值，K 5為比例系 數(shù)，Ki積分系數(shù)。
4. 如權利要求1所述的電機在全速范圍內(nèi)的無功電流控制方法，其特征在于，所述 MTPV控制模式下所述電機的無功電流根據(jù)以下公式獲?。?br>其中，?為所述MTPV控制模式下所述電機的無功電流，Ke為所述電機的反電動勢，LA 所述電機的d軸電感，Kv為所述MTPV控制模式下的調(diào)節(jié)系數(shù)，并且O < K ν< 1。
5. 如權利要求4所述的電機在全速范圍內(nèi)的無功電流控制方法，其特征在于，在控制 所述電機以所述MTPV控制模式運行時，還包括： 對所述電機的有功電流進行補償。
6. 如權利要求5所述的電機在全速范圍內(nèi)的無功電流控制方法，其特征在于，對所述 電機的有功電流進行補償?shù)挠泄ρa償電流根據(jù)以下公式計算：
其中，Λ 為所述有功補償電流，i s max為所述電機的相電流的最大值，K為有功電流補 償系數(shù)，Ke為所述電機的反電動勢，L d為所述電機的d軸電感。
7. 如權利要求1所述的電機在全速范圍內(nèi)的無功電流控制方法，其特征在于，所述電 機為無限速度驅動型電機。
8. 如權利要求7所述的電機在全速范圍內(nèi)的無功電流控制方法，其特征在于，當所述 電機為所述無限速度驅動型電機時，所述電機的極限電壓圓的橢圓圓心在所述電機的極限 電流圓的橢圓內(nèi)。
9. 一種電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，執(zhí)行如權利要求1-8中任一項所述的電機在全 速范圍內(nèi)的無功電流控制方法。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電機在全速范圍內(nèi)的無功電流控制方法，包括以下步驟：檢測電機的轉子速度；根據(jù)電機的轉子速度與第一、第二預設速度進行比較，控制電機以不同控制模式運行，包括最大轉矩電流比MTPA控制模式、弱磁控制模式以及最大轉矩電壓比MTPV控制模式，并獲取每一個控制模式下電機的無功電流；然后分別根據(jù)上述三種控制模式下獲取的電機的無功電流對電機進行控制。該無功電流控制方法確保了電機系統(tǒng)在全速范圍內(nèi)能夠穩(wěn)定運行，提高了電壓、電流的利用率，擴展了速度調(diào)節(jié)范圍。本發(fā)明還公開了一種電機的控制系統(tǒng)。
【IPC分類】H02P21-00
【公開號】CN104539208
【申請?zhí)枴緾N201410746188
【發(fā)明人】陳毅東
【申請人】廣東美的制冷設備有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月8日