一種基於定量調磁脈衝的定子永磁型記憶電機調磁方法與流程

2023-09-23 02:25:15 1

本發明涉及一種基於定量調磁脈衝的定子永磁型記憶電機調磁方法，尤其涉及定子永磁型記憶電機驅動和在線調磁協同控制技術領域。

背景技術：

定子永磁型記憶電機利用鋁鎳鈷的高剩磁、低矯頑力的特性，通過調磁繞組施加調磁脈衝來改變鋁鎳鈷磁化狀態的方式調節氣隙磁場，不僅適合應用於低速大轉矩和寬調速運行場合，而且在調磁時幾乎沒有調磁損耗。當前應用於定子永磁型記憶電機調磁的方式主要包括恆流源型和儲能電容脈衝放電型兩種，前者將可調電源和調磁繞組直接相連，中間用可控開關隔開，當需要改變鋁鎳鈷磁化狀態時，只需將可控開關閉合較短的一段時間即可。該方式的調磁脈衝平滑，可使定子永磁型記憶電機獲得較好的調磁效果，但反向磁化需增加極性轉換開關；後者主要包括儲能電容充電和放電兩個過程，首先通過可調電源對儲能電容充電，然後將儲能電容與可調電源斷開，最後利用儲能電容對調磁繞組放電所產生脈衝調節鋁鎳鈷的磁化狀態，該方式具有結構簡單、易於實現等優點，但這種方式的調磁脈衝不可調，並且當調磁繞組阻感參數與儲能電容滿足震蕩條件時，電路產生的負脈衝將嚴重影響儲能電容的使用壽命。另外，為實現反向去磁，也需增加極性轉換開關。

技術實現要素：

發明目的：針對上述現有技術，提出一種基於定量調磁脈衝的定子永磁型記憶電機調磁方法，實現調磁脈衝雙向定量調磁要求。

技術方案：一種基於定量調磁脈衝的定子永磁型記憶電機調磁方法，包括如下步驟：採集調磁繞組調磁脈衝瞬時值i0，將所述i0與給定幅值、脈寬及上升沿和下降沿的目標梯形波調磁脈衝作差後分別送入第一滯環比較器和第二滯環比較器，當時，控制單相全橋逆變器輸出正向電壓，所述正向電壓再經過LC濾波器濾除開關次高頻諧波後加到定子永磁型記憶電機的調磁繞組兩端，使得調磁脈衝瞬時值i0上升；當時，控制單相全橋逆變器輸出反向電壓，所述反向電壓再經過LC濾波器濾除開關次高頻諧波後加到定子永磁型記憶電機的調磁繞組兩端，使得調磁脈衝瞬時值i0下降，其中HB為第一滯環比較器和第二滯環比較器的環寬；同時，在一個開關周期內，若所述控制單相全橋逆變器輸出正向電壓的時間大於輸出反向電壓的時間，則所述調磁繞組中流過正向調磁脈衝，反之所述調磁繞組中流過反向調磁脈衝。

進一步的，所述第一滯環比較器輸出與所述目標梯形波調磁脈衝同時輸入第一邏輯「與」，所述第二滯環比較器輸出與所述目標梯形波調磁脈衝同時輸入第二邏輯「與」，所述第一邏輯「與」和第二邏輯「與」的輸出分別控制所述單相全橋逆變器對角線的兩組開關管的通斷。

有益效果：與儲能電容脈衝放電型和恆流源型調磁方式相比，本發明的定量調磁脈衝調磁方式具有以下特點：

(1)無需極性轉換開關即可實現調磁脈衝的雙向控制，可以提高調磁脈衝的精度，增加調磁系統的安全性和可靠性，也無需通過耦合變壓器調出與調磁繞組參數相一致的調磁電壓即可獲得不同幅值的調磁脈衝；

(2)雖然調磁效果不如恆流源型調磁方式，但調磁脈衝幅值、脈寬及脈衝上升沿和下降沿均可定量控制，尤其適用於驅動和在線調磁協同控制的定子永磁型記憶電機調速系統中。

附圖說明

圖1為定量調磁脈衝控制系統框圖；

圖2為定量調磁脈衝雙向控制原理圖；

圖3為正向調磁脈衝仿真波形；

圖4為反向調磁脈衝仿真波形。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做更進一步的解釋。

如圖1所示，一種基於定量調磁脈衝的定子永磁型記憶電機調磁方法，通過以下步驟不僅實現調磁脈衝雙向調磁要求，而且定量控制調磁脈衝的幅值、脈寬及脈衝上升沿和下降沿。具體為：採集調磁繞組調磁脈i0；然後將i0與給定幅值、脈寬及上升沿和下降沿的目標梯形波調磁脈衝作差後分別送入第一滯環比較器和第二滯環比較器；第一滯環比較器的輸出與目標梯形波調磁脈衝同時輸入第一邏輯「與」，第二滯環比較器的輸出與目標梯形波調磁脈衝同時輸入第二邏輯「與」，第一邏輯「與」輸出的g2和g3驅動信號驅動單相全橋逆變器的V2和V3開關管，第二邏輯「與」輸出的g1和g4驅動信號驅動單相全橋逆變器的V1和V4開關。

當差值達到滯環比較器的上限時，即時，控制單相全橋逆變器的開關管V1和V4導通，開關管V2和V3關斷，單相全橋逆變器輸出正向電壓ui，正向電壓ui再經過LC濾波器濾除開關次高頻諧波後的電壓u0加到定子永磁型記憶電機的調磁繞組兩端，使得調磁脈衝瞬時值i0上升；反之，當時，控制單相全橋逆變器的開關管V2和V3導通，開關管V1和V4關斷，單相全橋逆變器輸出反向電壓ui，反向電壓ui再經過LC濾波器濾除開關次高頻諧波後的電壓u0加到定子永磁型記憶電機的調磁繞組兩端，使得調磁脈衝瞬時值i0下降，其中HB為第一滯環比較器和第二滯環比較器的環寬。這樣，通過控制單相全橋逆變器對角線開關管的交替導通使調磁脈衝i0跟蹤目標梯形波調磁脈衝便可實現調磁脈衝的幅值、脈寬及脈衝上升沿和下降沿的定量控制。目標梯形波調磁脈衝與滯環比較器的輸出信號輸入邏輯與電路的目的是，當目標梯形波調磁脈衝為零時，強制關斷所有開關管，避免電路以零為給定進行跟蹤控制，當目標梯形波調磁脈衝不為零時，則按照上述步驟驅動開關管。

同時，在一個開關周期內，若控制單相全橋逆變器輸出正向電壓的時間大於輸出反向電壓的時間，即在一個開關周期內，開關管V1和V4在驅動信號g1和g4作用下導通的時間大於V2和V3在驅動信號g2和g3作用下導通的時間，調磁繞組中流過正向調磁脈衝，反之調磁繞組中流過反向調磁脈衝。

按照圖1所示系統控制框圖，利用Matlab/Simulink仿真軟體搭建了基於定量調磁脈衝的定子永磁型記憶電機調磁方法的仿真模型。為了說明該控制方法能夠實現定量控制調磁脈衝的幅值、脈寬及脈衝上升沿和下降沿，圖3和圖4分別給出了採用本發明控制方法、儲能電容脈衝放電型和恆流源型調磁脈衝波形。由圖3和圖4可知，本發明控制方法能實現調磁脈衝的幅值、脈寬及脈衝上升沿和下降沿的定量控制，有利於提高定子永磁型記憶電機的調磁效果。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。