異步電機弱磁運行的最大轉矩控制方法
2023-05-24 09:26:26
異步電機弱磁運行的最大轉矩控制方法
【專利摘要】本發明涉及異步電機弱磁運行的最大轉矩控制方法，異步電機採用定子磁場定向矢量控制，弱磁區域根據電壓極限、電流極限和轉矩極限，分為恆功率區域和降功率區域；在恆功率區域根據電壓極限和電流極限的限定得到最優磁通指令，在降功率區域根據電壓極限和轉矩極限的限定得到最優磁通指令，實現異步電機在整個弱磁區域的最大轉矩控制；本控制方法以定子磁場定向矢量控制理論為基礎，與現有的轉子磁鏈定向矢量控制有著本質的不同，且與直接轉矩控制相比，在轉矩脈動、穩態控制精度等方面都優於直接轉矩控制。
【專利說明】異步電機弱磁運行的最大轉矩控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於電動汽車、電力電子和電機傳動【技術領域】，涉及一種異步電機弱磁運行的最大轉矩控制方法。
【背景技術】
[0002]異步電機由於其結構簡單、價格低廉、工作可靠、維護方便、容量大等優點而在調速系統中得到了越來越多的應用。當異步電機工作於弱磁區域時，往往要求其能夠輸出最大轉矩。在變頻器所能提供的最大電壓、電機的額定電流和機械特性的限制條件下，磁通的大小嚴重影響著電機輸出轉矩的能力，如果磁通太小，電機輸出的轉矩由於定子電流的限制而變小，如果磁通太大，在高速時電機的反電動勢就會變大，從而超出變頻器所能提供的最大電壓，電機輸出的轉矩也會變小。因此，需要選擇合適的控制策略，使得電機在弱磁區域的磁通為最優磁通，輸出轉矩為最大轉矩。
[0003]當電機轉速小於額定轉速時，電機的磁通指令為額定磁通，當電機轉速大於額定轉速後，電機進入弱磁區域。在定子磁場定向矢量控制系統中，傳統的弱磁控制策略是磁通與轉速成反比的控制策略，這種控制策略沒有考慮變頻器能夠提供的最大電壓，電機輸出的轉矩不是最大轉矩。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種異步電機弱磁運行的最大轉矩控制方法，以解決現有控制技術無法實現異步電機在弱磁區域輸出最大轉矩的問題。
[0005]為實現上述目的，本發明的異步電機弱磁運行的最大轉矩控制方法技術方案如下:異步電機採用定子磁場定向矢量控制，弱磁區域根據電壓極限、電流極限和轉矩極限，分為恆功率區域和降功率區域；在恆功率區域根據電壓極限和電流極限的限定得到最優磁通指令，在降功率區域根據電壓極限和轉矩極限的限定得到最優磁通指令，實現異步電機在整個弱磁區域的最大轉矩控制。
[0006]所述恆功率區域的最優磁通Vs P滿足下式:
fλ2R~k~]~
[0007]ω； + W ρ - 2υιηα%ω^ ρ + (U,Is+ s ^)ψ! ψ + ?>2lL = O 』 式
V σ1J——
中ω…同步旋轉角速度；Rs:定子電阻；σ:漏感係數；Ls:定子電感/H;Umax:定子電壓最大
吐I 7山十曰丄FΛ,
值；Inlax:足子電流最大值_— O
I + CF
2 <7 L U
[0008]所述降功率區域的最優磁通Vs—P為I，式中ωε:同步旋
轉角速度；RS:定子電阻；σ:漏感係數；LS:定子電感/H ；Umax:定子電壓最大值。
[0009]本發明的異步電機弱磁運行的最大轉矩控制方法，異步電機採用定子磁場定向矢量控制，弱磁區域根據電壓極限、電流極限和轉矩極限，分為恆功率區域和降功率區域；在恆功率區域根據電壓極限和電流極限的限定得到最優磁通指令，在降功率區域根據電壓極限和轉矩極限的限定得到最優磁通指令，實現異步電機在整個弱磁區域的最大轉矩控制；本控制方法以定子磁場定向矢量控制理論為基礎，與現有的轉子磁場定向控制有著本質的不同，且與直接轉矩控制相比，在轉矩脈動、穩態控制精度等方面都優於直接轉矩控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是實施例中電機在恆功率區域運行時的電流極限和電壓極限；
[0011]圖2是實施例中電機在降功率區域運行時的電壓極限和轉矩極限；
[0012]圖3是異步電機弱磁運行的最大轉矩控制方法實施例的控制框圖。
【具體實施方式】
[0013]異步電機採用定子磁場定向矢量控制，根據異步電機弱磁區域運行的電壓極限、電流極限和轉矩極限將弱磁區域進一步劃分為兩個區域，即恆功率區域和降功率區域。在恆功率區域，電機輸出的轉矩受電壓極限和電流極限的限制，根據電壓極限、電流極限與電機磁通、轉矩電流的關係，可求解出電機在恆功率區域運行時的最優磁通指令；在降功率區域，電機輸出的轉矩受電壓極限和轉矩極限的限制，根據電壓極限、轉矩極限與電機磁通、轉矩電流的關係，可求解出電機在降功率區域運行時的最優磁通指令。
[0014]I)電壓極限
[0015]異步電機定子磁場定向矢量控制系統的穩態電壓方程如式(I)所示:
【權利要求】
1.異步電機弱磁運行的最大轉矩控制方法，其特徵在於，異步電機採用定子磁場定向矢量控制，弱磁區域根據電壓極限、電流極限和轉矩極限，分為恆功率區域和降功率區域；在恆功率區域根據電壓極限和電流極限的限定得到最優磁通指令，在降功率區域根據電壓極限和轉矩極限的限定得到最優磁通指令，實現異步電機在整個弱磁區域的最大轉矩控制。
2.根據權利要求1所述的異步電機弱磁運行的最大轉矩控制方法，其特徵在於，所述恆功率區域的最優磁通P滿足下式:
3.根據權利要求1或2所述的異步電機弱磁運行的最大轉矩控制方法，其特徵在於，所述降功率區域的最優磁通Ψ s—P為
【文檔編號】H02P21/12GK103762923SQ201310629306
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月30日 優先權日:2013年11月30日
【發明者】姚為正, 馮宇鵬, 張海龍, 劉剛, 肖鵬, 張揚, 蘆開平 申請人:許繼電氣股份有限公司, 西安許繼電力電子技術有限公司