一种带有失控发电故障保护的直流调磁记忆电机控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种带有失控发电故障保护的直流调磁记忆电机控制方法及系统，方法包括：当电机角速度ω

【技术实现步骤摘要】
一种带有失控发电故障保护的直流调磁记忆电机控制方法及系统
本专利技术涉涉及电机控制技术，尤其涉及一种带有失控发电故障保护的直流调磁记忆电机控制方法及系统。
技术介绍
永磁同步电机(PermanentMagnetSynchronousMachine，PMSM)具有高转矩密度、宽调速范围和高效率的优点，但其气隙磁密难以调节，因而限制了电机的恒功率扩速性能。为此，一种由永磁同步电机改进而来的可变磁通记忆电机(VariableFluxMemoryMachine，VFMM)被提出了。该类电机利用瞬时的电流脉冲产生磁动势，在线改变永磁体的磁化状态，从而实现了真正地弱磁扩速。相比于传统PMSM的持续电流弱磁方式，VFMM的分段式调磁能够有效地减少弱磁电流带来的损耗，从而提高电机的运行效率。在电力拖动应用中，电机系统的安全性和可靠性是至关重要的。失控发电故障(Uncontrolledgeneratorfault，UCGF)危害电机和逆变器的最严重的故障之一，发生于高速弱磁运行期。若电机的弱磁控制意外失效，绕组中的反电势将突增为电源电压的数倍，电机迅速变为一个电压源而向直流母线回馈能量，这极易导致直流侧电容爆炸、开关器件击穿等后果。直流调磁型记忆电机利用独立的调磁绕组在线调节永磁体的磁化状态，这不仅便于实现弱磁扩速，更可以在UCGF发生时迅速降低磁化状态，从而降低反电势和能量回馈，实现灭磁保护。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对现有技术中在高速弱磁期可能发生的发生的失控发电故障，提供一种带有失控发电故障保护的直流调磁记忆电机控制方法及系统，以避免发生失控发电故障产生的危害。技术方案：本专利技术所述的带有失控发电故障保护的直流调磁记忆电机控制方法包括：步骤一：检测直流调磁记忆电机角速度ωm；步骤二：当电机角速度ωm小于基速ωb时，根据矢量控制策略控制三相逆变器，驱动直流调磁记忆电机运行；其中，该矢量控制策略会根据分段弱磁控制策略产生的d轴弱磁电流进行实时调节；步骤三：当电机角速度ωm大于基速ωb时，根据分段弱磁控制策略产生调磁电流给定值和d轴弱磁电流并根据调磁电流给定值控制直流变换器产生调磁电流，对直流调磁记忆电机永磁体磁化状态进行调节，实现调磁功能；步骤四：当检测到失控发电故障时，将调磁电流给定值切换为灭磁电流给定值并根据灭磁电流给定值产生灭磁电流，对直流调磁记忆电机永磁体进行灭磁，实现失控发电故障保护。进一步的，所述步骤二具体包括：S2.1、将检测到的直流调磁记忆电机角速度ωm，与角速度给定值做差，差值输入比例-积分调节器，得到q轴电流给定值S2.2、检测直流调磁记忆电机d、q轴电流实际值id和iq，并分别与d、q轴电流给定值和做差，将差值分别输入比例-积分调节器，得到d、q轴电压给定值和其中d轴电流给定值初始值为0，并根据d轴弱磁电流按照修正；S2.3、检测直流调磁记忆电机转子电角度θe，并根据和按照空间矢量调制方式产生开关信号，控制三相逆变器，驱动直流调磁记忆电机运行。进一步的，所述步骤三具体包括：S3.1、选取共k个磁化状态给定值，及其对应的角速度ωm(1)、ωm(2)……ωm(k)组成离散对应关系；S3.2、选取共k个调磁电流给定值，及其对应的磁化状态给定值组成离散对应关系；S3.3、当电机角速度ωm达到ωm(n)时，根据S3.1选取对应的磁化状态给定值并根据S3.2选取对应的值赋值给调磁电流给定值其中n为1和k之间的整数；S3.4、当角速度满足ωm(n)＜ωm≤ωm(n+1)时，根据下列公式计算d轴弱磁电流其中ωe为电角速度，ψMS为当前磁化状态，即Ld为记忆电机的d轴电感，ρ为凸极率，usmax为允许的相电压最大值；S3.5、检测调磁电流实际值imag，并根据调磁电流实际值imag和S3.3得到的调磁电流给定值进行脉冲电流调制，产生脉冲电流信号控制直流变换器产生调磁电流，对直流调磁记忆电机永磁体磁化状态进行调节，实现调磁功能。进一步的，所述步骤四具体包括：S4.1、检测三相逆变器的直流侧电容电压ucap，当其超过直流侧电压最大值udc_max时，判断为发生失控发电故障；其中直流侧电压最大值udc_max为保证三相逆变器和直流侧电容安全工作的最大电压；S4.2、将调磁电流给定值置0，同时产生灭磁电流给定值S4.3、检测调磁电流实际值imag，并根据调磁电流实际值imag和S4.2得到的灭磁电流给定值进行脉冲电流调制，产生脉冲电流信号控制直流变换器产生灭磁电流脉冲，对直流调磁记忆电机永磁体进行灭磁，实现失控发电故障保护。本专利技术所述的有失控发电故障保护的直流调磁记忆电机控制系统包括：检测模块，用于检测直流调磁记忆电机角速度ωm；矢量控制模块，用于当检测模块检测到的电机角速度ωm小于基速ωb时，控制三相逆变器，驱动直流调磁记忆电机运行；其中，该矢量控制模块会根据分段弱磁控制模块产生的d轴弱磁电流进行实时控制调节；分段弱磁控制模块，用于当检测模块检测到电机角速度ωm大于基速ωb时，产生调磁电流给定值和d轴弱磁电流使得直流变换器根据调磁电流给定值产生调磁电流，对直流调磁记忆电机永磁体磁化状态进行调节，实现调磁功能；UCG故障检测模块，用于判断失控发电故障的发生，并将分段弱磁控制模块产生的调磁电流给定值切换为灭磁电流给定值使得直流变换器根据灭磁电流给定值产生调磁电流，对直流调磁记忆电机永磁体进行灭磁，实现失控发电故障保护。进一步的，所述矢量控制模块具体包括：转速比较器，用于将检测模块检测到的直流调磁记忆电机电机角速度ωm与角速度给定值比较后产生的误差输入至转速比例-积分调节器；转速比例-积分调节器，用于将根据转速比较器的输出进行比例-积分调节，并输出q轴电流给定值第一电流比较器，用于将d轴电流实际值id与d轴电流给定值比较后产生的误差，输入至第一电流比例-积分调节器；其中d轴电流给定值初始值为0，并根据d轴弱磁电流按照实时修正；第二电流比较器，用于将q轴电流实际值iq与q轴电流给定值比较后产生的误差，输入至第二电流比例-积分调节器；第一电流比例-积分调节器，用于将第一电流比较器的输出进行比例-积分调节，并输出d轴电压给定值第二电流比例-积分调节器，用于将第二电流比较器的输出进行比例-积分调节，并输出q轴电压给定值SVPWM单元，用于将第一电流比例-积分调节器输出的d轴电压给定值和第二电流比例-积分调节器输出的q轴电压给定值按照空间矢量调制方式输出开关信号，控制三相逆变器，驱动直流调磁记忆电机正常运行。进一步的，所述分段弱磁模块具体包括：磁化状态选择单元，用于获取角速度ωm当前达到的值ωm(n)，并从第一预设离散对应关系表中选取对应的磁化状态给定值其中，所述第一预设离散对应关系表中存储的数据为选取的共k个磁化状态给定值及其对应的角速度ωm(1)、ωm(2)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有失控发电故障保护的直流调磁记忆电机控制方法，其特征在于包括：/n步骤一：检测直流调磁记忆电机角速度ω

【技术特征摘要】
1.一种带有失控发电故障保护的直流调磁记忆电机控制方法，其特征在于包括：
步骤一：检测直流调磁记忆电机角速度ωm；
步骤二：当电机角速度ωm小于基速ωb时，根据矢量控制策略控制三相逆变器，驱动直流调磁记忆电机运行；其中，该矢量控制策略会根据分段弱磁控制策略产生的d轴弱磁电流进行实时调节；
步骤三：当电机角速度ωm大于基速ωb时，根据分段弱磁控制策略产生调磁电流给定值和d轴弱磁电流并根据调磁电流给定值控制直流变换器产生调磁电流，对直流调磁记忆电机永磁体磁化状态进行调节，实现调磁功能；
步骤四：当检测到失控发电故障时，将调磁电流给定值切换为灭磁电流给定值并根据灭磁电流给定值产生灭磁电流，对直流调磁记忆电机永磁体进行灭磁，实现失控发电故障保护。


2.根据权利要求1所述的一种带有失控发电故障保护的直流调磁记忆电机控制方法，其特征在于：所述步骤二具体包括：
S2.1、将检测到的直流调磁记忆电机角速度ωm，与角速度给定值做差，差值输入比例-积分调节器，得到q轴电流给定值
S2.2、检测直流调磁记忆电机d、q轴电流实际值id和iq，并分别与d、q轴电流给定值和做差，将差值分别输入比例-积分调节器，得到d、q轴电压给定值和其中d轴电流给定值初始值为0，并根据d轴弱磁电流按照修正；
S2.3、检测直流调磁记忆电机转子电角度θe，并根据和按照空间矢量调制方式产生开关信号，控制三相逆变器，驱动直流调磁记忆电机运行。


3.根据权利要求1所述的一种带有失控发电故障保护的直流调磁记忆电机控制方法，其特征在于：所述步骤三具体包括：
S3.1、选取共k个磁化状态给定值，及其对应的角速度ωm(1)、ωm(2)……ωm(k)组成离散对应关系；
S3.2、选取共k个调磁电流给定值，及其对应的磁化状态给定值组成离散对应关系；
S3.3、当电机角速度ωm达到ωm(n)时，根据S3.1选取对应的磁化状态给定值并根据S3.2选取对应的值赋值给调磁电流给定值其中n为1和k之间的整数；
S3.4、当角速度满足ωm(n)＜ωm≤ωm(n+1)时，根据下列公式计算d轴弱磁电流



其中ωe为电角速度，ψMS为当前磁化状态，即Ld为记忆电机的d轴电感，ρ为凸极率，usmax为允许的相电压最大值；
S3.5、检测调磁电流实际值imag，并根据调磁电流实际值imag和S3.3得到的调磁电流给定值进行脉冲电流调制，产生脉冲电流信号控制直流变换器产生调磁电流，对直流调磁记忆电机永磁体磁化状态进行调节，实现调磁功能。


4.根据权利要求1所述的一种带有失控发电故障保护的直流调磁记忆电机控制方法，其特征在于：所述步骤四具体包括：
S4.1、检测三相逆变器的直流侧电容电压ucap，当其超过直流侧电压最大值udc_max时，判断为发生失控发电故障；其中直流侧电压最大值udc_max为保证三相逆变器和直流侧电容安全工作的最大电压；
S4.2、将调磁电流给定值置0，同时产生灭磁电流给定值
S4.3、检测调磁电流实际值imag，并根据调磁电流实际值imag和S4.2得到的灭磁电流给定值进行脉冲电流调制，产生脉冲电流信号控制直流变换器产生灭磁电流脉冲，对直流调磁记忆电机永磁体进行灭磁，实现失控发电故障保护。


5.一种带有失控发电故障保护的直流调磁记忆电机控制系统，其特征在于包括：
检测模块，用于检测直流调磁记忆电机角速度ωm...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳辉，李光旭，林鹤云，吕舒康，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32