异步电机弱磁运行的最大转矩控制方法
【专利摘要】本发明涉及异步电机弱磁运行的最大转矩控制方法，异步电机采用定子磁场定向矢量控制，弱磁区域根据电压极限、电流极限和转矩极限，分为恒功率区域和降功率区域；在恒功率区域根据电压极限和电流极限的限定得到最优磁通指令，在降功率区域根据电压极限和转矩极限的限定得到最优磁通指令，实现异步电机在整个弱磁区域的最大转矩控制；本控制方法以定子磁场定向矢量控制理论为基础，与现有的转子磁链定向矢量控制有着本质的不同，且与直接转矩控制相比，在转矩脉动、稳态控制精度等方面都优于直接转矩控制。
【专利说明】异步电机弱磁运行的最大转矩控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电动汽车、电力电子和电机传动【技术领域】，涉及一种异步电机弱磁运行的最大转矩控制方法。
【背景技术】
[0002]异步电机由于其结构简单、价格低廉、工作可靠、维护方便、容量大等优点而在调速系统中得到了越来越多的应用。当异步电机工作于弱磁区域时，往往要求其能够输出最大转矩。在变频器所能提供的最大电压、电机的额定电流和机械特性的限制条件下，磁通的大小严重影响着电机输出转矩的能力，如果磁通太小，电机输出的转矩由于定子电流的限制而变小，如果磁通太大，在高速时电机的反电动势就会变大，从而超出变频器所能提供的最大电压，电机输出的转矩也会变小。因此，需要选择合适的控制策略，使得电机在弱磁区域的磁通为最优磁通，输出转矩为最大转矩。
[0003]当电机转速小于额定转速时，电机的磁通指令为额定磁通，当电机转速大于额定转速后，电机进入弱磁区域。在定子磁场定向矢量控制系统中，传统的弱磁控制策略是磁通与转速成反比的控制策略，这种控制策略没有考虑变频器能够提供的最大电压，电机输出的转矩不是最大转矩。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种异步电机弱磁运行的最大转矩控制方法，以解决现有控制技术无法实现异步电机在弱磁区域输出最大转矩的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明的异步电机弱磁运行的最大转矩控制方法技术方案如下:异步电机采用定子磁场定向矢量控制，弱磁区域根据电压极限、电流极限和转矩极限，分为恒功率区域和降功率区域；在恒功率区域根据电压极限和电流极限的限定得到最优磁通指令，在降功率区域根据电压极限和转矩极限的限定得到最优磁通指令，实现异步电机在整个弱磁区域的最大转矩控制。
[0006]所述恒功率区域的最优磁通Vs P满足下式:
fλ2R~k~]~
[0007]ω； + W ρ - 2υιηα%ω^ ρ + (U,Is+ s ^)ψ! ψ + ?>2lL = O ’ 式
V σ1J——
中ω…同步旋转角速度；Rs:定子电阻；σ:漏感系数；Ls:定子电感/H;Umax:定子电压最大
吐I 7山十曰丄FΛ,
值；Inlax:足子电流最大值_— O
I + CF
2 <7 L U
[0008]所述降功率区域的最优磁通Vs—P为I，式中ωε:同步旋
转角速度；RS:定子电阻；σ:漏感系数；LS:定子电感/H ；Umax:定子电压最大值。
[0009]本发明的异步电机弱磁运行的最大转矩控制方法，异步电机采用定子磁场定向矢量控制，弱磁区域根据电压极限、电流极限和转矩极限，分为恒功率区域和降功率区域；在恒功率区域根据电压极限和电流极限的限定得到最优磁通指令，在降功率区域根据电压极限和转矩极限的限定得到最优磁通指令，实现异步电机在整个弱磁区域的最大转矩控制；本控制方法以定子磁场定向矢量控制理论为基础，与现有的转子磁场定向控制有着本质的不同，且与直接转矩控制相比，在转矩脉动、稳态控制精度等方面都优于直接转矩控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是实施例中电机在恒功率区域运行时的电流极限和电压极限；
[0011]图2是实施例中电机在降功率区域运行时的电压极限和转矩极限；
[0012]图3是异步电机弱磁运行的最大转矩控制方法实施例的控制框图。
【具体实施方式】
[0013]异步电机采用定子磁场定向矢量控制，根据异步电机弱磁区域运行的电压极限、电流极限和转矩极限将弱磁区域进一步划分为两个区域，即恒功率区域和降功率区域。在恒功率区域，电机输出的转矩受电压极限和电流极限的限制，根据电压极限、电流极限与电机磁通、转矩电流的关系，可求解出电机在恒功率区域运行时的最优磁通指令；在降功率区域，电机输出的转矩受电压极限和转矩极限的限制，根据电压极限、转矩极限与电机磁通、转矩电流的关系，可求解出电机在降功率区域运行时的最优磁通指令。
[0014]I)电压极限
[0015]异步电机定子磁场定向矢量控制系统的稳态电压方程如式(I)所示:
【权利要求】
1.异步电机弱磁运行的最大转矩控制方法，其特征在于，异步电机采用定子磁场定向矢量控制，弱磁区域根据电压极限、电流极限和转矩极限，分为恒功率区域和降功率区域；在恒功率区域根据电压极限和电流极限的限定得到最优磁通指令，在降功率区域根据电压极限和转矩极限的限定得到最优磁通指令，实现异步电机在整个弱磁区域的最大转矩控制。
2.根据权利要求1所述的异步电机弱磁运行的最大转矩控制方法，其特征在于，所述恒功率区域的最优磁通P满足下式:
3.根据权利要求1或2所述的异步电机弱磁运行的最大转矩控制方法，其特征在于，所述降功率区域的最优磁通Ψ s—P为
【文档编号】H02P21/12GK103762923SQ201310629306
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年11月30日 优先权日:2013年11月30日
【发明者】姚为正, 冯宇鹏, 张海龙, 刘刚, 肖鹏, 张扬, 芦开平 申请人:许继电气股份有限公司, 西安许继电力电子技术有限公司