一种混合励磁同步电机功率因数控制方法技术

本发明专利技术公开了一种混合励磁同步电机功率因数控制方法，控制d轴、q轴和励磁绕组电流，保持混合励磁同步电机运行时功率因数恒等于1。电机运行于低速区时，根据负载大小控制d轴、q轴和励磁绕组电流来保持功率因数为1，当负载转矩小于等于额定转矩时，励磁绕组电流为0，通过控制d轴、q轴电流使功率因数为1；当负载转矩大于额定转矩时，通过d轴、q轴和励磁绕组电流的协调控制使功率因数为1；电机运行于高速区时，利用d轴电流与励磁绕组电流共同弱磁，通过d轴、q轴和励磁绕组电流协调控制功率因数恒等于1。混合励磁同步电机功率因数恒等于1的控制方法使逆变器的容量得到充分利用，提高了电网的输电效率，特别适用于大功率调速系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电气传动
，涉及一种电流分配策略，特别是涉及一种混合励磁同步电机控制方法。
技术介绍
混合励磁同步电机是在永磁同步与电励磁同步电机的基础上发展起来的一种宽调速电机，其主要目的是为了解决永磁同步电机气隙磁场难以调节的问题。混合励磁同步电机具有两种励磁源，一种是永磁体，另一种是电励磁，永磁体产生的磁势为主磁势，励磁绕组产生的磁势为辅磁势。这种电机结合了永磁同步与电励磁同步电机的优点，两种励磁源在电机气隙中相互作用产生主磁通，当电励磁线圈通入正向的励磁电流时,产生正向电磁转矩而增大了电机转矩；反之，当电励磁线圈通入反向励磁电流时，则产生反向磁场削弱气隙磁场达到弱磁升速的目的，从而拓宽了电机的调速范围。目前，对于混合励磁电机控制方法及驱动系统研究还较少，相关文献不是很多，基本可以分为两种:(IMd=O的控制方法id=0控制是混合励磁同步电机矢量控制中最为简单且使用最为广泛的一种控制算法，计算量小、控制方便；缺点是随输出转矩的增大，端电压增加较快，对逆变器容量要求提高，当负载增大时，功率因数降低。(2)铜耗最小的控制方法铜耗最小控制方法是在输出所要求的转矩下，保持铜耗最小。相对于id=0控制，铜耗最小控制提高了混合励磁同步电机的效率，功率因数也有所提高，但是在这种控制方法中，电机的功率因数还是随着负载的增大在减小。
技术实现思路
技术问题:本专利技术针对现有技术之不足，在分析现有混合励磁同步电机控制方法的基础上，提出了。技术方案:本专利技术的混合励磁同步电机功率因数控制方法，包括以下步骤:(I)从电机主电路采集相电流ia、ib和励磁电流if，对电机进行准确初始位置检测，从电机编码器上采集信号，送入控制器进行处理，得出转速η和转子位置角Θ ；(2)将采集的相电流ia、ib经信号调理和Α/D转换，然后进行帕克变换，得到两相旋转坐标系下的d轴电流id和q轴电流iq ； (3)将实测转速η与给定转速η*比较后得到转速偏差Λη，将转速偏差Λη输入速度调节器经比例积分运算后得到转矩参考值--，将转矩参考值τΛ实测转速η和给定转速f输入电流分配器，判断实际转速是否小于弱磁基速，如是，则电机运行于低速区，进入步骤4)，否则，电机运行于高速区，进入步骤5)；(4)判断负载转矩是否满足IY≤TN，其中IY为负载转矩、Tn为额定转矩；当IY≤Tn时，根据下列方程组求解计算d轴电流参考值idMf、q轴电流参考值与励磁电流参考值ifMf:.—Ihref^m + ^dKtrcf)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合励磁同步电机功率因数控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）从电机主电路采集相电流ia、ib和励磁电流if，对电机进行准确初始位置检测，从电机编码器上采集信号，送入控制器进行处理，得出转速n和转子位置角θ；（2）将采集的相电流ia、ib经信号调理和A/D转换，然后进行帕克变换，得到两相旋转坐标系下的d轴电流id和q轴电流iq；（3）将实测转速n与给定转速n*比较后得到转速偏差Δn，将所述转速偏差Δn输入速度调节器经比例积分运算后得到转矩参考值Te*，将转矩参考值Te*、实测转速n和给定转速n*输入电流分配器，判断实际转速是否小于弱磁基速，如是，则电机运行于低速区，进入步骤4），否则，电机运行于高速区，进入步骤5）；（4）判断负载转矩是否满足TL≤TN，其中TL为负载转矩、TN为额定转矩；当TL≤TN时，根据下列方程组求解计算d轴电流参考值idref、q轴电流参考值iqref与励磁电流参考值ifref：iqref=idref(ψm+Ldidref)Lqifref=0Te*=32pidref(ψm+Ldidref)Lq[ψm+idref(Ld-Lq)]其中，idref为d轴电流参考值，iqref为q轴电流参考值，ifref为励磁绕组电流参考值，Ld为d轴电感，Lq为q轴电感，ψm为永磁体磁链，p为电机极对数；当TL＞TN时，则根据下列方程组求解计算d轴电流参考值idref、q轴电流参考值iqref与励磁电流参考值ifref：iqref=idref(ψm+Ldidref+MsfIfN)Lqifref=IfNTe*=32pidref(ψm+Ldidref+MsfIfN)Lq[ψm+idref(Ld-Lq)]其中，IfN为励磁电流额定值，Msf为电枢绕组与励磁绕组之间的互感。（5）根据下列方程组求解计算d轴电流参考值idref、q轴电流参考值iqref与励磁电流参考值ifref：ifref=Us-ωe(ψm+Ldidref)Msfiqref=idref[ψm+Ldidref+Us-ωe(ψm+Ldidref)]LqTe*=32pidref[ψm+Ldidref+(Us-ωe(ψm+Ldidref))]Lq[ψm+idref(Ld-Lq)+Us-ωe(ψm+Ldidref)]其中，ωe为电角速度，Us为逆变器所能提供的最大电压。（6）将d轴电流参考值idref和q轴电流iqref分别与所述步骤（2）中的d轴电流id和q轴电流iq比较后得d轴电流偏差Δid和q轴电流偏差Δiq，将所述d轴电流偏差Δid输入d轴电流调节器进行比例积分运算，得到d轴电压ud，将q轴电流偏差Δiq输入q轴电流调节器进行比例积分运算，得到q轴电压uq，然后对所述d轴电压ud和q轴电压uq进行旋转正交?静止两相变换后，得到静止两相坐标系下α轴电压uα和β轴电压uβ，将所述α轴电压uα和β轴电压uβ输入脉冲宽度调制模块，运算输出6路脉冲宽度调制信号，驱动主功率变换器；同时将步骤（1）中采集的励磁电流if，经信号调理与A/D转换后和励磁电流参考值ifref一起送入直流励磁脉宽调制模块，运算输出4路脉冲宽度调制信号来驱动励磁功率变换器。...

【技术特征摘要】
1.一种混合励磁同步电机功率因数控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: (O从电机主电路采集相电流ia、Ib和励磁电流if，对电机进行准确初始位置检测，从电机编码器上采集信号，送入控制器进行处理，得出转速η和转子位置角Θ ； (2)将采集的相电流ia、ib经信号调理和Α/D转换，然后进行帕克变换，得到两相旋转坐标系下的d轴电流id和q轴电流i,； (3)将实测转速η与给定转速η*比较后得到转速偏差Λη，将所述转速偏差An输入速度调节器经比例积分运算后得到转矩参考值...

【专利技术属性】
技术研发人员：林明耀，赵纪龙，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：