永磁同步电机宽范围调速电流分配策略研究

发布时间：2020-05-25 05:12

【摘要】：提出了一种内置式永磁同步电机宽范围调速电流分配策略。在恒转矩区采用基于虚拟高频信号注入法的MTPA控制策略,弱磁区采用基于电压误差反馈的超前角弱磁策略,结合公式计算法,自动快速调节电流矢量角度,实现电机转矩最大化输出和宽范围调速。该策略不依赖任何电机参数,不需注入真正的高频电压或电流信号,对电压、电流和电机转矩扰动有很强的鲁棒性。最后通过仿真验证了所提方法的可行性和有效性。
【图文】：

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e＝3P2νqs－Rsiqsωr－Lds（ids－idvir）＋νds－Rsidsωriqsidvir鄣△iqvir（12）由于磁饱和的影响，Lds可能偏离其标称值。但与Lqs相比，Lds的变化较小，因为d轴方向为永磁体产生的磁链，在空载条件下，磁通量本来就较大，就已经存在一定程度的磁饱和，Lds受磁饱和效应的影响较小，故可以忽略Lds变化对实际计算过程的影响。可以通过以下信号处理过程提取鄣Te／鄣θ信号［3］：图1鄣Te／鄣θ信号提取过程示意图通过一个中心频率为ωh的带通滤波器滤除式（8）中的高阶部分，输出结果与sin（ωht）相乘可得：K鄣Te鄣θAsin2（ωht）＝K鄣Te鄣θA12（1－cos（2ωht）鄣△）＝12KA鄣Te鄣θ－KA鄣Te鄣θcos（2ωht）（13）这里K是带通滤波器的增益，式（13）输出结果通过截止频率低于ωh的低通滤波器，即可以得到鄣Te／鄣θ相关信号，控制鄣Te／鄣θ等于零，误差积分直接补偿电流矢量角度，即可实现MTPA轨迹精确跟踪。图2基于虚拟注入的MTPA控制模块为提高系统的响应速度，本文提出了公式计算与虚拟注入相结合的方法，先利用公式粗略计算出相应的电流基准，再通过虚拟注入法实现MTPA的精确跟踪，控制精度等不受电机参数的影响。恒转矩区MTPA控制框图如图2所示。3弱磁区控制策略由于逆变器直流侧存在最大电压和最大输出电流，直接限制了电机定子电压和电流的极限值。因此，，当电机运行速度在基速以上时

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h的带通滤波器滤除式（8）中的高阶部分，输出结果与sin（ωht）相乘可得：K鄣Te鄣θAsin2（ωht）＝K鄣Te鄣θA12（1－cos（2ωht）鄣△）＝12KA鄣Te鄣θ－KA鄣Te鄣θcos（2ωht）（13）这里K是带通滤波器的增益，式（13）输出结果通过截止频率低于ωh的低通滤波器，即可以得到鄣Te／鄣θ相关信号，控制鄣Te／鄣θ等于零，误差积分直接补偿电流矢量角度，即可实现MTPA轨迹精确跟踪。图2基于虚拟注入的MTPA控制模块为提高系统的响应速度，本文提出了公式计算与虚拟注入相结合的方法，先利用公式粗略计算出相应的电流基准，再通过虚拟注入法实现MTPA的精确跟踪，控制精度等不受电机参数的影响。恒转矩区MTPA控制框图如图2所示。3弱磁区控制策略由于逆变器直流侧存在最大电压和最大输出电流，直接限制了电机定子电压和电流的极限值。因此，当电机运行速度在基速以上时，需使用弱磁控制策略使电机运行在最优状态。分析可知，当电机端电压Us等于电压限制Umax时，电机可以达到最大转矩输出。所以在弱磁区采用电压反馈调节可以让电机运行在最大转矩输出点。电压反馈调节同样存在响应速度慢的问题，本文在弱磁区采用电压反馈和公式计算法相结合的方法，可以实现电机的快速动态响应。带有电压反馈超前角弱磁控制的整体框图如图3所示：图3整体控制方案示意图图3中θ调机器作用是根据电压误差选择θmtpa或者θfw，当Umax≥Us时是在恒转矩区选择θmtpa，当Um

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