永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法和驅(qū)動(dòng)控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種電機(jī)控制技術(shù)，特別設(shè)及一種永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法和驅(qū) 動(dòng)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 永磁同步電機(jī)W其控制性能好、功率密度高、節(jié)能等特點(diǎn)，已經(jīng)在各行各業(yè)中得到 廣泛應(yīng)用。其中，在很多應(yīng)用場(chǎng)合中，要求永磁同步電機(jī)運(yùn)行在高頻范圍，繼而運(yùn)行在弱磁 區(qū)間，比如基于永磁同步電機(jī)的變頻壓縮機(jī)、基于永磁同步電機(jī)的風(fēng)機(jī)等。
[0003] 經(jīng)典的弱磁控制方法，將輸出電壓矢量幅值與設(shè)定輸出電壓闊值比較，當(dāng)超過闊 值時(shí)增大弱磁電流(即矢量控制中d軸負(fù)方向電流），反之減小弱磁電流。調(diào)節(jié)過程通常采用 純積分控制器或者比例積分控制器，即對(duì)輸出電壓矢量幅值與設(shè)定輸出電壓闊值的差值進(jìn) 行純積分控制或者比例積分控制來調(diào)節(jié)弱磁電流。
[0004] 在運(yùn)行頻率給定要求快速上升或者輸入電壓暫降的情況下，直流母線電壓幅值不 滿足輸出電壓要求，由于永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)速度環(huán)的滯后特性，需要快速進(jìn)入弱磁狀 態(tài)W保證矢量控制的穩(wěn)定性。在輸出電壓受脈寬調(diào)制算法和直流母線電壓限制而使得實(shí)際 輸出電壓低于期望輸出電壓時(shí)，更加需要加快弱磁控制的響應(yīng)速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種永磁同步電機(jī)的弱磁控 制方法，該方法對(duì)進(jìn)入弱磁控制的輸入電壓差值進(jìn)行優(yōu)化，補(bǔ)償上脈寬調(diào)制算法造成實(shí)際 電壓輸出損失對(duì)弱磁控制的影響，W提高弱磁控制的響應(yīng)速度。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī) 的弱磁控制方法的驅(qū)動(dòng)控制裝置。
[0007] 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種永磁同步電機(jī)的弱磁控制方法，包括 W下步驟：
[000引當(dāng)期望輸出電壓幅值 >電壓限幅闊值時(shí)，進(jìn)入弱磁狀態(tài)，通過第一控制器調(diào)節(jié)W 增大弱磁電流；當(dāng)期望輸出電壓幅值<電壓限幅闊值時(shí)，退出弱磁狀態(tài)，通過第一控制器調(diào) 節(jié)W減小弱磁電流。
[0009] 其中，期望輸出電壓幅值為永磁同步電機(jī)矢量控制輸出的電壓矢量幅值；
[0010] 其中，電壓限幅闊值為驅(qū)動(dòng)器能夠輸出的最大電壓幅值和電壓調(diào)節(jié)裕量設(shè)定的差 值，即電壓限幅闊值等于最大電壓幅值減去電壓調(diào)節(jié)裕量；
[0011] 其中，驅(qū)動(dòng)器能夠輸出的最大電壓幅值受限于直流母線電壓和脈寬調(diào)制算法;可 選地，采用空間矢量脈寬調(diào)制算法，驅(qū)動(dòng)器在線性調(diào)制區(qū)內(nèi)能夠輸出的最大電壓幅值為直 流母線電壓的0.577倍。
[001^ 其中，第一控制器的輸入為弱磁電壓差值A(chǔ) U，A U= (Umax-Us)+A(U0-Us)，其中， Umax為電壓限幅闊值，Us為期望輸出電壓幅值，UO為實(shí)際電壓輸出幅值，A為可調(diào)系數(shù)；
[0013] 其中，實(shí)際輸出電壓為期望輸出電壓經(jīng)過脈寬調(diào)制算法后實(shí)際輸出的電壓，在空 間矢量脈寬調(diào)制算法中，當(dāng)期望輸出電壓超出電壓空間時(shí)會(huì)被限制在電壓空間范圍，從而 使得實(shí)際輸出電壓幅值小于期望電壓幅值；
[0014] 其中，可調(diào)系數(shù)取值在[0，1]范圍內(nèi)，當(dāng)可調(diào)系數(shù)取值為零時(shí)，對(duì)弱磁控制沒有影 響；當(dāng)可調(diào)系數(shù)取值大于零時(shí)，可W加快弱磁控制的響應(yīng)速度；
[0015] 可選地，第一控制器采用比例-積分控制器；
[0016] 可選地，第一控制器采用純積分控制器。
[0017] 本發(fā)明的另一目的通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的弱磁控制方 法的驅(qū)動(dòng)控制裝置，包括:驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路包括六個(gè)功率開關(guān)管，所述六個(gè)功率開 關(guān)管構(gòu)成=相橋臂，所述=相橋臂中的第一橋臂具有第一節(jié)點(diǎn)，所述=相橋臂中的第二橋 臂具有第二節(jié)點(diǎn)，所述=相橋臂中的第=橋臂具有第=節(jié)點(diǎn)，所述第一節(jié)點(diǎn)、所述第二節(jié)點(diǎn) 和所述第=節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)與所述永磁同步電機(jī)的=相繞組相連，且所述六個(gè)功率開關(guān)管中的每 個(gè)功率開關(guān)管反并聯(lián)有二極管;控制模塊，所述控制模塊用于在接收到永磁同步電機(jī)=相 電流進(jìn)行矢量控制，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給六個(gè)功率開關(guān)管。
[0018] 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：
[0019] 本發(fā)明對(duì)進(jìn)入弱磁控制的輸入電壓差值進(jìn)行優(yōu)化，補(bǔ)償上脈寬調(diào)制算法造成實(shí)際 電壓輸出損失對(duì)弱磁控制的影響，W提高弱磁控制的響應(yīng)速度。
【附圖說明】
[0020] 圖1是永磁同步電機(jī)的控制電路拓?fù)洹?br>[0021 ]圖2是旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系與靜止坐標(biāo)系關(guān)系圖。
[0022] 圖3是表貼式永磁同步電機(jī)的矢量控制框圖。
[0023] 圖4時(shí)內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的矢量控制框圖。
[0024] 圖5是經(jīng)典弱磁控制模塊的控制方法。
[0025] 圖6是本發(fā)明表貼式永磁同步電機(jī)的矢量控制框圖。
[0026] 圖7時(shí)本發(fā)明內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的矢量控制框圖。
[0027] 圖別寸本發(fā)明弱磁控制模塊的控制方法。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。
[00巧]實(shí)施例1
[0030] 如圖1所示，永磁同步電機(jī)的控制電路拓?fù)浒刂迫唐?、功率開關(guān)管組成的=相 橋式驅(qū)動(dòng)電路、永磁同步機(jī)。其中，驅(qū)動(dòng)電路具有6個(gè)IGBT，所述驅(qū)動(dòng)電路反向并聯(lián)有二極 管，此外，電容采用電解電容C，U+、U-分別為財(cái)目上、下橋臂的電壓，V+、V-分別為V相上、下橋 臂的電壓，W+、W-分別為W相上、下橋臂的電壓。控制忍片輸出壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng) 信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)電路控制壓縮機(jī)的運(yùn)行，通過=個(gè)電流傳感器進(jìn)行壓縮機(jī)相電流檢測(cè)。
[0031] 如圖2所示，為永磁同步電機(jī)矢量控制的坐標(biāo)關(guān)系圖，如圖3所示，為表貼式永磁同 步電機(jī)的無傳感器矢量控制框圖，如圖4所示，為內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的無傳感器矢量控制 框圖。本實(shí)施例中W永磁同步電機(jī)的無傳感器矢量控制為例，敘述本發(fā)明提供的弱磁控制 方法;在永磁同步電機(jī)的有傳感器矢量控制中，本發(fā)明提供的弱磁控制并無區(qū)別。
[0032] 如圖3和圖4所示，在永磁同步電機(jī)的矢量控制中，給定轉(zhuǎn)速4與估計(jì)轉(zhuǎn)速旬經(jīng)過 比例積分控制器(PI)輸出轉(zhuǎn)矩給定狂。在表貼式永磁同步電機(jī)中，根據(jù)轉(zhuǎn)矩給定7：與轉(zhuǎn)矩 電流系數(shù)Kt計(jì)算得到轉(zhuǎn)矩電流(q軸電流)的給定（，直軸電流(d軸電流）的給定Z;由弱磁電 流ifwc決定。在內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)中，根據(jù)轉(zhuǎn)矩給定r與轉(zhuǎn)矩電流系數(shù)KtW及弱磁電流 ifwc經(jīng)過最大轉(zhuǎn)矩電流控制(MTPA)計(jì)算得到交軸電流(q軸電流)給定和直軸電流(d軸電 流)給定0。根據(jù)d軸電流給定、q軸電流給定和反饋電流id/iq經(jīng)過矢量控制輸出電壓Ud/Uq， 然后經(jīng)過P A R K逆變換得到控制輸出電壓U a / U e，再經(jīng)過空間矢量調(diào)制 (SpaceVetorModulation,SVM)輸出PWM波形，經(jīng)過功率模塊驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)(PMSM)。通過 電流傳感器檢測(cè)電機(jī)S相電流，并經(jīng)過CLA服E變換得到反饋電流ia/ie，再經(jīng)過PA服變化得 到反饋電流id/iq。根據(jù)輸出電壓ua/ue和反饋電流ia/i擬及電機(jī)參數(shù)（電機(jī)電阻Rs、直軸電 感。和交軸電感Lq)，通過無傳感器估計(jì)算法可W得到估計(jì)轉(zhuǎn)速聲和估計(jì)電角度4。
[0033] 經(jīng)典的弱磁控制方法如圖5所示，根據(jù)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下輸出電壓UdAiq或者靜止坐標(biāo) 系下輸出電壓Ua/Ue計(jì)算輸出電壓幅值Us，為：
[0035] 根據(jù)驅(qū)動(dòng)器能夠輸出的最大電壓幅值和電壓調(diào)節(jié)裕量Uspare設(shè)置電壓限幅闊值 Umax,當(dāng)采用空間矢量脈寬調(diào)制算法并且驅(qū)動(dòng)器只工作在線性調(diào)制區(qū)內(nèi)而不進(jìn)行過調(diào)制時(shí)， 能夠輸出的最大