场强减弱控制

永磁同步电机弱磁场控制的研制

电机控制Blockset 

设计并实现电机控制算法

磁场减弱或磁通减弱是一种以降低转矩为代价,将电动机的转速提高到额定转速以上的技术。磁场减弱用于自动化应用中的电机控制,以及电动汽车和机车的牵引电机控制,以在可接受的低扭矩时实现更高的电机速度。

永磁同步电机)由于其高功率密度、高速度和快速的动态响应,在这些应用中很受欢迎。然而,当定子端电压达到逆变器输出极限时,永磁同步电机的转速受到限制。因此,永磁同步电机需要磁场减弱,以增加其轴转速高于其设计额定值。提高电机转速的一种方法是调节逆变器电力电子器件来操纵定子d轴和q轴电流,以抵消转子磁体产生的气隙磁通。

弱磁场控制包括通过降低与永磁体相关的气隙磁链的影响来降低产生的d轴磁通。这是通过驱动元件的磁化d轴定子电流负在永磁同步电机如图1所示。

图1得到的d轴通量,λd

图1得到的d轴通量,λd

从图2的转矩转速特性曲线可以看出,电机的反电动势(定子电压)随电机转速的增大而增大。这种行为发生在永磁同步电机的恒转矩区域,其中磁场定向控制(FOC)是一种公认的电机调节方法。然而,当转速继续升高时,所加电压达到最大值,反电动势电压超过所加电压,从而阻碍了电机转速的增加。为了将电机转速提高到基本转速以上,采用磁场弱化模式,同时保持恒定的输出功率,这是扭矩和电机转速的乘积。在磁场减弱期间,电机可以在最大可用电压下更快地旋转,以减少最大转矩为代价。

图2永磁同步电机的转矩和转速特性

图2永磁同步电机的转矩和转速特性

图3给出了定子电流左侧限流圆与限流椭圆交点处的弱磁场控制运行情况(id,我)飞机。

图3永磁同步电机的电压和电流限制

图3永磁同步电机的电压和电流限制

为了理解磁场减弱,可以使用约束磁场减弱区域OABC的轨迹来计算当前矢量轨迹。沿OA轨迹I为每安培最大转矩(该项目的)曲线,其中MTPA可通过操纵当前矢量轨迹来匹配OA曲线。轨迹II从A到b遵循电流极限圆。电流极限由直流母线和电力电子器件的约束定义。轨迹III表示沿BC曲线的深磁场减弱,即每伏最大扭矩(MTPV)曲线。在MTPV运行过程中,电机在直流母线约束下的电压约束椭圆内产生允许的最大转速和最大转矩。不管转矩瞬态响应如何,优化后的磁场减弱轨迹或工作点总是位于灰色区域内。

中永磁同步电机弱磁场控制系统级框图如图4所示金宝app®.外部速度控制回路产生一个转矩命令作为MTPA弱磁场控制块的输入。内部电流回路由克拉克和帕克变换和一个空间矢量发电机。

图4永磁同步电机减磁场控制概述

图4永磁同步电机减磁场控制概述

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