一種軸向磁場磁通切換型混合永磁體記憶電機(jī)矢量控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種軸向磁場磁通切換型混合永磁體記憶電機(jī)矢量控制方法，在低速區(qū)域，依據(jù)給定速度、額定轉(zhuǎn)速、當(dāng)前電機(jī)永磁磁鏈和給定速度對應(yīng)的電機(jī)永磁磁鏈判斷是否需要通過充去磁電路對鋁鎳鈷進(jìn)行正向飽和充磁；在高速區(qū)域，依據(jù)給定速度、額定轉(zhuǎn)速、當(dāng)前電機(jī)永磁磁鏈和給定速度對應(yīng)的電機(jī)永磁磁鏈判斷所需要的充去磁脈沖電流的方向和幅值。該控制不僅能使軸向磁場磁通切換型混合永磁體記憶電機(jī)具有低速大轉(zhuǎn)矩和寬速恒功率運(yùn)行能力，而且在低速區(qū)域和高速區(qū)域采用不同的電流分配策略，可使電機(jī)在低速區(qū)域和高速區(qū)域及高速區(qū)域內(nèi)不同速度之間能夠進(jìn)行精確的狀態(tài)切換，提高了電機(jī)控制的精度和可靠性。
【專利說明】
一種軸向磁場磁通切換型混合永磁體記憶電機(jī)矢量控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種軸向磁場磁通切換型混合永磁體記憶電機(jī)矢量控制方法，屬于電 機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 2001年德國人ostovic首先提出"記憶電機(jī)"的概念。記憶電機(jī)利用永磁材料如鋁 鎳鈷的高剩磁、低矯頑力的特性，通過施加充去磁脈沖電流來改變永磁磁化水平以實(shí)現(xiàn)高 效的在線調(diào)磁，被認(rèn)為是一種真正意義上的可變磁通永磁電機(jī)。最初的記憶電機(jī)采用具有 低矯頑力、非線性退磁曲線特性的單一永磁材料的記憶電機(jī)拓?fù)洌@種記憶電機(jī)成本高、 氣隙磁密偏小、力能指標(biāo)不好。為了克服單一磁體記憶電機(jī)的不足，國內(nèi)外研究者提出將高 矯頑力的恒磁化磁體與低矯頑力的可調(diào)磁化磁體相結(jié)合的混合磁體結(jié)構(gòu)記憶電機(jī)。在電機(jī) 內(nèi)部合理配置兩種永磁體的位置和尺寸，并按照運(yùn)行需求，通過施加瞬時(shí)脈沖磁動(dòng)勢改變 低矯頑力的永磁體磁化水平來加強(qiáng)或減弱由高矯頑力永磁體產(chǎn)生的氣隙磁場，實(shí)現(xiàn)氣隙磁 場的靈活調(diào)節(jié)。該種電機(jī)不僅降低了電機(jī)的造價(jià)，而且其基本性能指標(biāo)優(yōu)于單一磁體的記 憶電機(jī)，可廣泛應(yīng)用在電動(dòng)汽車啟動(dòng)/發(fā)電一體化裝置、風(fēng)力發(fā)電及飛輪儲能等要求電機(jī)能 夠運(yùn)行在低速大轉(zhuǎn)矩和寬調(diào)速場合。
[0003] 軸向磁場磁通切換型混合永磁體記憶電機(jī)是一種定子永磁型可變磁通永磁電機(jī)， 其機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理以及矢量控制技術(shù)與傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)實(shí)質(zhì)上是一樣的，其特色在于 如何實(shí)現(xiàn)電機(jī)在線調(diào)磁與驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)控制。目前，軸向磁場磁通切換型混合永磁體記憶電機(jī) 在不需要充去磁的情況下采用傳統(tǒng)的id = 0的矢量控制，而在低速區(qū)域需要增加轉(zhuǎn)矩時(shí)就 施加充磁脈沖磁動(dòng)勢為鋁鎳鈷正向飽和充磁，而當(dāng)增加恒功率范圍時(shí)就施加去磁脈沖磁動(dòng) 勢來削弱鋁鎳鈷產(chǎn)生的磁場，進(jìn)而達(dá)到減弱氣隙磁通的目的。這種離線的調(diào)磁技術(shù)不能同 驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)，在一定程度上增加了輸出轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)，降低了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和 穩(wěn)態(tài)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種軸向磁場磁通切換型 混合永磁體記憶電機(jī)矢量控制方法，通過充去磁電路實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電機(jī)永磁磁鏈，實(shí)現(xiàn)電機(jī)在 線調(diào)磁與驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)控制，提高了電機(jī)控制的精度和可靠性，改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài) 性能。
[0005] 技術(shù)方案：一種軸向磁場磁通切換型混合永磁體記憶電機(jī)矢量控制方法，根據(jù)額 定電樞電流、逆變器直流母線電壓及錯(cuò)鎳鈷正向飽和充磁時(shí)的電機(jī)永磁磁鏈計(jì)算電機(jī)的額 定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速以下為低速區(qū)域，額定轉(zhuǎn)速以上為高速區(qū)域;在低速區(qū)域，依據(jù)給定速度、 額定轉(zhuǎn)速、當(dāng)前電機(jī)永磁磁鏈和給定速度對應(yīng)的電機(jī)永磁磁鏈判斷是否需要通過充去磁電 路對錯(cuò)鎳鈷進(jìn)行正向飽和充磁;在高速區(qū)域，依據(jù)給定速度、額定轉(zhuǎn)速、當(dāng)前電機(jī)永磁磁鏈 和給定速度對應(yīng)的電機(jī)永磁磁鏈判斷所需要的充去磁脈沖電流的方向和幅值。
[0006] 進(jìn)一步的，包括如下步驟：
[0007] (1)，檢測電機(jī)初始位置θ〇，利用位置傳感器采集電機(jī)位置信號，并送入控制器進(jìn) 行信號處理，得到電機(jī)轉(zhuǎn)速ω和轉(zhuǎn)子位置角Θ，然后將電機(jī)轉(zhuǎn)速ω和電機(jī)給定轉(zhuǎn)速ω 1匕較 后得到轉(zhuǎn)速偏差信號，該轉(zhuǎn)速偏差信號經(jīng)速度調(diào)節(jié)器得到的信號作為交軸電流給定?;
[0008] (2)，采集電機(jī)主電路相電流idPib及充去磁脈沖電流if，其中相電流經(jīng)Clark和 Park變換得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直軸電流id和交軸電流iq;
[0009] (3)，根據(jù)額定電樞電流is、逆變器直流母線電壓Udc及鋁鎳鈷正向飽和充磁時(shí)電機(jī) 永磁磁鏈?Η十算電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速ω 〇，當(dāng)電機(jī)給定轉(zhuǎn)速ω VJ、于額定轉(zhuǎn)速ω 〇時(shí)，電機(jī)工作于低 速區(qū)域;當(dāng)電機(jī)給定轉(zhuǎn)速ω $大于額定轉(zhuǎn)速ω 〇時(shí)，電機(jī)工作于高速區(qū)域；
[0010] (4)，當(dāng)電機(jī)工作于低速區(qū)域時(shí)，交直軸電流給定為 檢測的電機(jī)永磁磁鏈)等于鋁鎳鈷正向飽和充磁時(shí)電機(jī)永磁磁鏈0，充去磁脈沖電流 的給定.為〇;若檢測的電機(jī)永磁磁鏈？V (6/,.)小于鋁鎳鈷正向飽和充磁時(shí)電機(jī)永磁磁鏈識 時(shí)，充去磁脈沖電流的給定$取鋁鎳鈷飽和充磁時(shí)的充磁脈沖電流ifn;其中，P為電機(jī)極對 數(shù)，T (5為電機(jī)輸出電磁轉(zhuǎn)矩，)為充去磁脈沖電流i f作用時(shí)電機(jī)永磁磁鏈，
，Udc為逆變器直流母線電壓，Lq為電機(jī)q軸電感，i s為額 定電樞電流，Msf為充去磁繞組與電樞繞組之間的互感，為充去磁脈沖給定
電流if和電機(jī)永磁磁鏈^4/^的函數(shù)關(guān)系，其可通過對軸向磁場磁通切換型混合磁體記 憶電機(jī)進(jìn)行有限元仿真分析或?qū)崪y獲得；
[0011] (5)，當(dāng)電機(jī)工作于高速區(qū)域時(shí)，交直軸電流給定為：^ =〇， 據(jù)逆變器直流母線電壓Ud。和額定電樞電流is按照電壓極限橢圓計(jì)算電機(jī)給定轉(zhuǎn)速ω *對應(yīng) 的電機(jī)永磁磁鏈，當(dāng)電機(jī)給定轉(zhuǎn)速ω*大于電機(jī)轉(zhuǎn)速ω大于當(dāng)前的電 機(jī)永磁磁鏈％)時(shí)，給定轉(zhuǎn)速ω *所對應(yīng)的充去磁電流是反方向的，其大小為 鏈％，時(shí)，電機(jī)給定轉(zhuǎn)速ω *所對應(yīng)的充去磁電流是正方向的，其大小為
[0012] (6)，將步驟(4)和（5)所得的直軸參考電流給定<和交軸參考電流給定ξ與步驟 (2)所得的直軸電流id和交軸電流iq比較后經(jīng)電流調(diào)節(jié)器得到直軸電壓Ud和交軸電壓uq，并 將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直軸電壓Ud和交軸電壓uq中的交直軸電流 <和ζ進(jìn)行解耦，得到兩 相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直軸電壓<和交軸電壓<分別為：w〗=~= % + (/，）;
[0013] (7)，將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直軸電壓Μ】和交軸電S?(>5Park逆變換得到兩相靜 止坐標(biāo)系下α軸電壓'和β軸電壓《；；，將義和< 及直流母線電壓Ud。輸入到空間矢量脈沖寬 度調(diào)制單元，運(yùn)算輸出的六路脈沖調(diào)制信號驅(qū)動(dòng)三相逆變器的功率管；同時(shí)，將采集的充去 磁脈沖電流if與步驟(4)和(5)所得的充去磁脈沖電流給定^ 一起送入充去磁脈沖電流PWM 生成模塊，輸出的PWM信號驅(qū)動(dòng)充去磁變換器功率管用以生成所需磁鏈所對應(yīng)的充去磁脈 沖電流if。
[0014] 有益效果:本發(fā)明針對軸向磁場磁通切換型混合永磁體記憶電機(jī)自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所 提供的矢量控制方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0015] (1)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制和調(diào)磁控制的協(xié)調(diào)，在低速區(qū)域使鋁鎳鈷正向飽和充磁 的方式提高電機(jī)的帶載能力，而在高速區(qū)域通過對鋁鎳鈷合理的充去磁實(shí)現(xiàn)電機(jī)的寬速恒 功率運(yùn)行；
[0016] (2)在低速區(qū)域和高速區(qū)域采用不同的電流分配策略，使電機(jī)在低速區(qū)域和高速 區(qū)域及高速區(qū)域內(nèi)不同速度之間能夠進(jìn)行精確的狀態(tài)切換，提高了電機(jī)控制的精度和可靠 性，改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。
【附圖說明】
[0017] 圖1為系統(tǒng)整體控制方法框圖；
[0018] 圖2為該記憶電機(jī)轉(zhuǎn)速仿真波形；
[0019]圖3為該記憶電機(jī)三相電流仿真波形；
[0020]圖4為該記憶電機(jī)交直軸電流仿真波形；
[0021 ]圖5為該記憶電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩仿真波形；
[0022] 圖6為該記憶電機(jī)去磁脈沖電流仿真波形；
[0023] 圖7為該記憶電機(jī)施加去磁脈沖電流后磁鏈變化波形；
[0024]圖8為本系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。
[0026] 如圖1所示，一種軸向磁場磁通切換型混合永磁體記憶電機(jī)矢量控制方法，根據(jù)額 定電樞電流、逆變器直流母線電壓及錯(cuò)鎳鈷正向飽和充磁時(shí)的電機(jī)永磁磁鏈計(jì)算電機(jī)的額 定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速以下為低速區(qū)域，額定轉(zhuǎn)速以上為高速區(qū)域;在低速區(qū)域，依據(jù)給定速度、 額定轉(zhuǎn)速、當(dāng)前電機(jī)永磁磁鏈和給定速度對應(yīng)的電機(jī)永磁磁鏈判斷是否需要通過充去磁電 路對錯(cuò)鎳鈷進(jìn)行正向飽和充磁;在高速區(qū)域，依據(jù)給定速度、額定轉(zhuǎn)速、當(dāng)前電機(jī)永磁磁鏈 和給定速度對應(yīng)的電機(jī)永磁磁鏈判斷所需要的充去磁脈沖電流的方向和幅值。具體包括如 下步驟：
[0027] (1)，檢測電機(jī)初始位置θ〇，利用位置傳感器采集電機(jī)位置信號，并送入控制器進(jìn) 行信號處理，得到電機(jī)轉(zhuǎn)速ω和轉(zhuǎn)子位置角Θ，然后將電機(jī)轉(zhuǎn)速ω和電機(jī)給定轉(zhuǎn)速ω 1匕較 后得到轉(zhuǎn)速偏差信號，該轉(zhuǎn)速偏差信號經(jīng)速度調(diào)節(jié)器得到的信號作為交軸電流給定?。
[0028] (2)，采集電機(jī)主電路相電流ijPib及充去磁脈沖電流if，其中相電流經(jīng)Clark和 Park變換得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直軸電流id和交軸電流iq。
[0029] (3)，根據(jù)額定電樞電流is、逆變器直流母線電壓Udc及鋁鎳鈷正向飽和充磁時(shí)電機(jī) 永磁磁鏈?Η十算電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速ω 〇,當(dāng)電機(jī)給定轉(zhuǎn)速ω#小于額定轉(zhuǎn)速ω 〇時(shí)，電機(jī)工作于 低速區(qū)域;當(dāng)電機(jī)給定轉(zhuǎn)速ω $大于額定轉(zhuǎn)速ω 〇時(shí)，電機(jī)工作于高速區(qū)域。
[0030] (4)，當(dāng)電機(jī)工作于低速區(qū)域時(shí)，交直軸電流給定為
;若檢 測的電機(jī)永磁磁鏈等于鋁鎳鈷正向飽和充磁時(shí)電機(jī)永磁磁鏈Ρ，充去磁脈沖電流的 給定<為〇。若檢測的電機(jī)永磁磁鏈％)小于鋁鎳鈷正向飽和充磁時(shí)電機(jī)永磁磁鏈P時(shí)， 充去磁脈沖電流的給定^取鋁鎳鈷飽和充磁時(shí)的充磁脈沖電流i fn。其中，P為電機(jī)極對數(shù)， T (63為電機(jī)輸出電磁轉(zhuǎn)矩，％為充去磁脈沖電流i f作用時(shí)電機(jī)永磁磁鏈，
，Udc為逆變器直流母線電壓，Lq為電機(jī)q軸電感，i s為額 定電樞電流，Msf為充去磁繞組與電樞繞組之間的互感，& = ^ ^為充去磁脈沖給定電
流if和電機(jī)永磁磁鏈~的函數(shù)關(guān)系，其可通過對軸向磁場磁通切換型混合磁體記憶電 機(jī)進(jìn)行有限元仿真分析或?qū)崪y獲得。
[0031] (5)，當(dāng)電機(jī)工作于高速區(qū)域時(shí)，交直軸電流給定為 據(jù)逆變器直流母線電壓Ud。和額定電樞電流is按照電壓極限橢圓計(jì)算電機(jī)給定轉(zhuǎn)速〇^對應(yīng) 的電機(jī)永磁磁鏈，當(dāng)電機(jī)給定轉(zhuǎn)速大于電機(jī)轉(zhuǎn)速ω，且大于當(dāng)前的電機(jī) 永磁磁鏈^^^^時(shí)，給定轉(zhuǎn)速ω*所對應(yīng)的充去磁電流是反方向的，其大小為 z:/ = j。當(dāng)電機(jī)給定轉(zhuǎn)速0*小于電機(jī)轉(zhuǎn)速ω，且小于當(dāng)前的電機(jī)永磁磁 鏈％時(shí)，電機(jī)給定轉(zhuǎn)速ω $所對應(yīng)的充去磁電流是正方向的，其大小為
[0032] (6)，將步驟(4)和（5)所得的直軸參考電流給定< 和交軸參考電流給定ζ與步驟 (2)所得的直軸電流id和交軸電流iq比較后經(jīng)電流調(diào)節(jié)器得到直軸電壓Ud和交軸電壓u q，并 將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直軸電壓Ud和交軸電壓uq中的交直軸電流^和^進(jìn)行解耦，得到兩相 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直軸電壓ω】和交軸電壓《分別為:Μ〗=，<二％ + ω為""(/y )。
[0033] (7)，將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直軸電壓 <和交軸電S<gPark逆變換得到兩相靜 止坐標(biāo)系下α軸電壓 <和0軸電壓4，將<和<及直流母線電壓Ud。輸入到空間矢量脈沖寬 度調(diào)制單元(SVPWM)，運(yùn)算輸出的六路脈沖調(diào)制信號驅(qū)動(dòng)三相逆變器的功率管；同時(shí)，將采 集的充去磁脈沖電流if與步驟(4)和(5)所得的充去磁脈沖電流給定i/ 一起送入充去磁脈沖 電流PWM生成模塊，輸出的PWM信號驅(qū)動(dòng)充去磁變換器功率管用以生成所需磁鏈所對應(yīng)的充 去磁脈沖電流if。
[0034] 按照圖1所示的控制框圖，在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了該電機(jī)矢量控制的仿 真模型。圖2圖7分別為軸向磁場磁通切換型混合磁體記憶電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程仿 真波形。由圖2可知實(shí)際轉(zhuǎn)速能夠很好地跟隨給定轉(zhuǎn)速。由圖3和圖4可知當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，軸 向磁場磁通切換型混合磁體記憶電機(jī)三相電流波形和交直軸電流波形幅值也相應(yīng)增加，但 很快恢復(fù)到額定轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的電流幅值。由圖5可知，電磁轉(zhuǎn)矩也能較好的跟隨負(fù)載轉(zhuǎn)矩， 只是在速度的過渡階段，其幅值波動(dòng)較大，并且在低速區(qū)域轉(zhuǎn)速過渡階段的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)幅值 大于高速區(qū)域轉(zhuǎn)速過渡階段的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)幅值。由圖6和圖7可知，在系統(tǒng)起始階段，軸向磁場 磁通切換型混合磁體記憶電機(jī)的鋁鎳鈷飽和充磁，且其磁化方向同釹鐵硼磁化方向一致。 在低速區(qū)域，當(dāng)轉(zhuǎn)速發(fā)生突變時(shí)，不需要施加去磁脈沖電流來改變鋁鐵硼的磁化水平，而當(dāng) 電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速高于電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速時(shí)，為了使電機(jī)相電壓不超過直流母線電壓的限制， 需要通過充去磁脈沖電流給定產(chǎn)生模塊產(chǎn)生一個(gè)和該轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的去磁脈沖電流給定，然 后通過充去磁變換器來改變鋁鎳鈷的磁化水平，最終獲得電機(jī)給定轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的電機(jī)永磁 磁鏈。
[0035] 如圖8所示，由軸向磁場磁通切換型混合磁體記憶電機(jī)所附加的位置傳感器檢測 電機(jī)運(yùn)行時(shí)的位置信號經(jīng)脈沖整形處理后送入微處理器的數(shù)字測速模塊計(jì)算電機(jī)的實(shí)時(shí) 轉(zhuǎn)速，該實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速和由鍵盤給定轉(zhuǎn)速比較后可得到轉(zhuǎn)速的偏差信號。采用電壓傳感器、電流 傳感器及溫度檢測電路分別檢測直流母線電壓和a、b相電流、充去磁脈沖電流及功率器件 溫度信號，經(jīng)調(diào)理電路處理后送入控制器的A/D。為了確保系統(tǒng)的安全，可將經(jīng)調(diào)理電路調(diào) 理的過直流母線電壓信號、過電流信號及過溫度信號等故障信號送入控制器，通過控制器 發(fā)出的故障保護(hù)信號實(shí)現(xiàn)停機(jī)操作，達(dá)到保護(hù)系統(tǒng)的目的?？刂破鲗@得的信號經(jīng)過處理 后產(chǎn)生PWM脈沖信號送給主功率變換器和充去磁變換器控制功率管的通斷。顯示單元可以 實(shí)時(shí)的顯示電壓和電流的大小，可作為系統(tǒng)下一步工作的參考。電源供電電路可為調(diào)理電 路、故障保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電路、控制器等電路提供所必須的直流電壓等級。
[0036] 本發(fā)明方法，在低速區(qū)域，依據(jù)給定速度、額定轉(zhuǎn)速、當(dāng)前電機(jī)永磁磁鏈和給定速 度對應(yīng)的電機(jī)永磁磁鏈判斷是否需要通過充去磁電路對鋁鎳鈷進(jìn)行正向飽和充磁;在高速 區(qū)域，依據(jù)給定速度、額定轉(zhuǎn)速、當(dāng)前電機(jī)永磁磁鏈和給定速度對應(yīng)的電機(jī)永磁磁鏈判斷所 需要的充去磁脈沖電流的方向和幅值。該控制不僅能使軸向磁場磁通切換型混合永磁體記 憶電機(jī)具有低速大轉(zhuǎn)矩和寬速恒功率運(yùn)行能力，而且在低速區(qū)域和高速區(qū)域采用不同的電 流分配策略，可使電機(jī)在低速區(qū)域和高速區(qū)域及高速區(qū)域內(nèi)不同速度之間能夠進(jìn)行精確的 狀態(tài)切換，提高了電機(jī)控制的精度和可靠性。在電動(dòng)汽車啟動(dòng)/發(fā)電一體化裝置、風(fēng)力發(fā)電 及飛輪儲能等要求電機(jī)能夠運(yùn)行在低速大轉(zhuǎn)矩和寬調(diào)速場合有廣泛的應(yīng)用前景。
[0037] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種軸向磁場磁通切換型混合永磁體記憶電機(jī)矢量控制方法，其特征在于，根據(jù)額 定電樞電流、逆變器直流母線電壓及錯(cuò)鎳鈷正向飽和充磁時(shí)的電機(jī)永磁磁鏈計(jì)算電機(jī)的額 定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速以下為低速區(qū)域，額定轉(zhuǎn)速以上為高速區(qū)域;在低速區(qū)域，依據(jù)給定速度、 額定轉(zhuǎn)速、當(dāng)前電機(jī)永磁磁鏈和給定速度對應(yīng)的電機(jī)永磁磁鏈判斷是否需要通過充去磁電 路對錯(cuò)鎳鈷進(jìn)行正向飽和充磁;在高速區(qū)域，依據(jù)給定速度、額定轉(zhuǎn)速、當(dāng)前電機(jī)永磁磁鏈 和給定速度對應(yīng)的電機(jī)永磁磁鏈判斷所需要的充去磁脈沖電流的方向和幅值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向磁場磁通切換型混合永磁體記憶電機(jī)矢量控制方法，其 特征在于:包括如下步驟： (1)，檢測電機(jī)初始位置θ〇,利用位置傳感器采集電機(jī)位置信號，并送入控制器進(jìn)行信號 處理，得到電機(jī)轉(zhuǎn)速ω和轉(zhuǎn)子位置角Θ，然后將電機(jī)轉(zhuǎn)速ω和電機(jī)給定轉(zhuǎn)速比較后得到 轉(zhuǎn)速偏差信號，該轉(zhuǎn)速偏差信號經(jīng)速度調(diào)節(jié)器得到的信號作為交軸電流給定&(2)，采集電 機(jī)主電路相電流i4Pib及充去磁脈沖電流if，其中相電流經(jīng)Clark和Park變換得到兩相旋轉(zhuǎn) 坐標(biāo)系下的直軸電流id和交軸電流i q; (3) ，根據(jù)額定電樞電流is、逆變器直流母線電壓Udc及鋁鎳鈷正向飽和充磁時(shí)電機(jī)永磁 磁鏈#計(jì)算電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速ω ο，當(dāng)電機(jī)給定轉(zhuǎn)速ω $小于額定轉(zhuǎn)速ω 〇時(shí)，電機(jī)工作于低速 區(qū)域;當(dāng)電機(jī)給定轉(zhuǎn)速ω $大于額定轉(zhuǎn)速ω Q時(shí)，電機(jī)工作于高速區(qū)域； (4) ，當(dāng)電機(jī)工作于低速區(qū)域時(shí)，交直軸電流給定為若檢測 的電機(jī)永磁磁鏈％等于鋁鎳鈷正向飽和充磁時(shí)電機(jī)永磁磁鏈供，充去磁脈沖電流的給 定^為〇;若檢測的電機(jī)永磁磁鏈?νψ/?小于鋁鎳鈷正向飽和充磁時(shí)電機(jī)永磁磁鏈識時(shí)，充 去磁脈沖電流的給定4取鋁鎳鈷飽和充磁時(shí)的充磁脈沖電流i f η;其中，P為電機(jī)極對數(shù)，Te3 為電機(jī)輸出電磁轉(zhuǎn)矩，為充去磁脈沖電流i f作用時(shí)電機(jī)永磁磁鏈，dc為逆變器直流母線電壓，Lq為電機(jī)q軸電感，i s為額 定電樞電流，Msf為充去磁繞組與電樞繞組之間的互感，為充去磁脈沖給定電 流if和電機(jī)永磁磁鏈爐的函數(shù)關(guān)系，其可通過對軸向磁場磁通切換型混合磁體記憶電 機(jī)進(jìn)行有限元仿真分析或?qū)崪y獲得； (5) ，當(dāng)電機(jī)工作于高速區(qū)域時(shí)，交直軸電流給定為依據(jù)逆 變器直流母線電壓Ud。和額定電樞電流is按照電壓極限橢圓計(jì)算電機(jī)給定轉(zhuǎn)速ω $對應(yīng)的電 機(jī)永磁磁鏈乃，當(dāng)電機(jī)給定轉(zhuǎn)速ω#大于電機(jī)轉(zhuǎn)速ω，且％大于當(dāng)前的電機(jī)永磁 磁鏈％? 時(shí)，給定轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的充去磁電流是反方向的，其大小為$ =-/^V (/>〇， 當(dāng)電機(jī)給定轉(zhuǎn)速ω Μ、于電機(jī)轉(zhuǎn)速ω，且^^匕^小于當(dāng)前的電機(jī)永磁磁鏈p 〇時(shí)，電機(jī) 給定轉(zhuǎn)速ω $所對應(yīng)的充去磁電流是正方向的，其大小?(6) ，將步驟(4)和(5)所得的直軸參考電流給定^和交軸參考電流給定ζ與步驟(2)所得 的直軸電流id和交軸電流iq比較后經(jīng)電流調(diào)節(jié)器得到直軸電壓Ud和交軸電壓u q，并將兩相 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直軸電壓Ud和交軸電壓uq中的交直軸電流<和< 進(jìn)行解耦，得到兩相旋轉(zhuǎn)坐 標(biāo)系下的直軸電壓 < 和交軸電壓< 分別為+ (7) ，將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直軸電壓 < 和交軸電壓<SPark逆變換得到兩相靜止坐標(biāo) 系下α軸電壓<和0軸電壓^，將乂和及直流母線電壓Ud。輸入到空間矢量脈沖寬度調(diào)制 單元，運(yùn)算輸出的六路脈沖調(diào)制信號驅(qū)動(dòng)三相逆變器的功率管；同時(shí)，將采集的充去磁脈沖 電流if與步驟(4)和(5)所得的充去磁脈沖電流給定^一起送入充去磁脈沖電流PffM生成模 塊，輸出的PWM信號驅(qū)動(dòng)充去磁變換器功率管用以生成所需磁鏈所對應(yīng)的充去磁脈沖電流 if 〇
【文檔編號】H02P21/14GK106026816SQ201610622663
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月29日
【發(fā)明人】林明耀, 楊公德, 李念
【申請人】東南大學(xué)