一种加快永磁同步电机起动过程的定子磁链给定方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种永磁同步电机的控制方法，尤其涉及一种永磁同步电机的定子磁 链的给定方法。
【背景技术】
[0002] 永磁同步电机具有体积小，结构简单，损耗少，节能性高等一系列优点，已被广泛 应用于工业中的各个领域。
[0003] 为了加快永磁同步电机起动过程，现有的方法有两种：一种是通过改变永磁同步 电机的内部结构来实现，通过减小永磁同步电机的转子转动惯量，来加快永磁同步电机起 动过程，但这种方法成本较高，实现起来比较困难；另外一种解决方法是仅从增加电机起动 电流的角度来实现快速起动，但存在的问题是单纯地增加起动电流会使电机出现发热等问 题，容易使电机进入过流保护，甚至会造成电机无法起动等问题。
[0004] 基于当前技术存在的问题，本发明人对永磁同步电机的起动过程进行深入研究， 本案由此产生。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的，在于提供一种加快永磁同步电机起动过程的定子磁链给定方法， 其可有效缩短电机起动时间，提升工作效率。
[0006] 为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
[0007] -种加快永磁同步电机起动过程的定子磁链给定方法，包括如下步骤：
[0008] (1)判断永磁同步电机的实际转速ω是否小于给定转速ω %若大于给定转速Coi 则结束程序，若小于给定转速ω，lj转入步骤（2);
[0009] (2)设计转子感应磁链给定值炉和定子电枢反应磁链给定值
[0010] (3)根据
计算定子磁链给定值<，其中，e·" = cos Θ + jsin Θ，j是 虚数的单位，Θ是转子磁极直轴相对于定子A相绕组的转子空间位置角。
[0011] 上述步骤⑵中，转子感应磁链给定值PiV根据永磁同步电机的生产厂家提供的参 数决定。
[0012] 上述步骤⑵中，转子感应磁链给定值通过·
计算，式中，Un是额定相电压峰值，Ud。是永磁同步电机的额定电压，ω ^额定角速度，；^是 额定频率。
[0013] 上述步骤（2)中，定子电枢反应磁链给定值< 的设计方法是：通过电流给定参考 法设计定子三相电流给定参考值is，由< 得到定子电枢反应磁链给定值<，其中，Ls 为电机相电感。
[0014] 上述电流给定参考法的内容是：测量永磁同步电机的实际转速和实际三相电流， 并将实际转速与给定转速进行比较，根据比较结果分为如下几种情况：
[0015] (a)若实际转速ω满足〇 < ω < 〇· 4ω%则定义定子三相电流给定参考值1为 幅值是5In，各相相位、频率与实际二相电流相同的二相正弦电流彳目号，其中I n是永磁同步 电机的额定电流；
[0016] (b)若实际转速ω满足〇. 4 ω < 〇. 7 ω %则定义定子三相电流给定参考值 1；3为幅值是31Ν，各相相位、频率与实际二相电流相同的二相正弦电流彳目号，其中I n是永磁 同步电机的额定电流；
[0017] (C)若实际转速ω满足〇. 7 ω ω < ω %则定义定子三相电流给定参考值1为 幅值是In，各相相位、频率与实际二相电流相同的二相正弦电流?目号，其中I n是永磁同步电 机的额定电流。
[0018] 采用上述方案后，本发明具有以下特点：
[0019] (1)可以加快永磁同步电机起动过程，本发明在实现过程中毋须改变电机的内部 结构和控制系统硬件，控制过程更容易实现，降低电机生产及控制成本；
[0020] (2)在本发明中，增加电机起动转矩是通过改变定子磁链和定子电流两方面实现， 而不是单纯依赖于改变定子电流，可避免电机起动过程中由于过流保护而导致的起动失败 的问题，可有效提升电机起动过程中的运行效率。
【附图说明】
[0021 ] 图1是本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0022] 以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0023] 如图1所示，本发明提供一种加快永磁同步电机起动过程的定子磁链给定方法， 包括如下步骤：
[0024] (1)为了使永磁同步电机能够快速达到给定转速ω%首先需判断永磁同步电机的 实际转速ω是否小于给定转速ω%若大于给定转速ω%则表示此时永磁同步电机已经起 动完成，无需再施行本方案；若小于给定转速ω %则转入步骤（2);
[0025] (2)由于永磁同步电机的电磁转矩是电流矢量和定子磁链矢量的叉积，因此为了 加快永磁同步电机的起动过程，需增大电磁转矩，可通过设定合理的定子磁链给定值来实 现，进一步对定子磁链进行分析，定子磁链给定值< 是由转子感应磁链给定值和定子 电枢反应磁链给定值通过矢量合成得到的，其中，转子感应磁链给定值由永磁同步电 机的参数决定，若电机生产厂家提供了该参数，以厂家提供参数为准，若厂家没有提供该参 数，则可通过
来计算，式中，Un是额定相电压峰值，U d。是永 磁同步电机的额定电压，ωΝ是额定角速度，fN是额定频率。
[0026] 而定子电枢反应磁链给定值< 由定子电流产生，可以通过电流给定参考法设计 定子三相电流给定参考值is，由Φ a= L ssi得到定子电枢反应磁链给定值，、其中，1^为 电机相电感。
[0027] 前述电流给定参考法的内容是：测量永磁同步电机的实际转速和实际三相电流， 并将实际转速与给定转速进行比较，根据比较结果分为如下几种情况：
[0028] (a)若实际转速ω满足〇 < ω < 〇· 4 ω %则定义定子三相电流给定参考值1为 幅值是5In，各相相位、频率与实际二相电流相同的二相正弦电流彳目号，其中I n是永磁同步 电机的额定电流；
[0029] (b)若实际转速ω满足〇· ω < 〇· 7ω %则定义定子三相电流给定参考值 1；3为幅值是31Ν，各相相位、频率与实际二相电流相同的二相正弦电流彳目号，其中In是永磁 同步电机的额定电流；
[0030] (C)若实际转速ω满足〇· 7 ω ω < ω %则定义定子三相电流给定参考值1为 幅值是In，各相相位、频率与实际二相电流相同的二相正弦电流?目号，其中I n是永磁同步电 机的额定电流。
[0031] 根据以上得到的转子感应磁链给定值和定子电枢反应磁链给定值h，定子 磁链给定值^的计算公式是L= Φ 3+Φ#]0，其中，e]0是复数的指数形式，即e"= cos Θ +jsin Θ，j是虚数的单位，Θ是转子磁极直轴相对于定子A相绕组的转子空间位置 角。
[0032] 综上所述，本发明提出一种加快永磁同步电机起动过程的定子磁链给定方法，根 据永磁同步电机的电磁转矩是电流矢量和定子磁链矢量的叉积这一原理，通过定子磁链的 合理给定增大电机的起动转矩，加快永磁同步电机起动过程，提升工作效率。
[0033] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是 按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围 之内。
【主权项】
1. 一种加快永磁同步电机起动过程的定子磁链给定方法，其特征在于包括如下步骤： (1)判断永磁同步电机的实际转速ω是否小于给定转速ω%若大于给定转速ω^?|结 束程序，若小于给定转速《叩4转入步骤（2); 似设计转子感应磁链给定值r;和定子电枢反应磁链给定值y/。' ； 做根据二挺+ 祭?於0计算定子磁链给定值矜'其中，e.，e=cos Θ +jsin Θ，j是虚数 的单位，θ是转子磁极直轴相对于定子A相绕组的转子空间位置角。2. 如权利要求1所述的一种加快永磁同步电机起动过程的定子磁链给定方法，其特征 在于：所述步骤（2)中，转子感应磁链给定值根据永磁同步电机的生产厂家提供的参数 决定。3. 如权利要求1所述的一种加快永磁同步电机起动过程的定子磁链给定方法，其特 征在于：所述步骤（2)中，转子感应磁链给定值終;·通过计 算，式中，成是额定相电压峰值，Ud。是永磁同步电机的额定电压，ωW是额定角速度，fw是额 定频率。4. 如权利要求1所述的一种加快永磁同步电机起动过程的定子磁链给定方法，其特征 在于：所述步骤（2)中，定子电枢反应磁链给定值仪^勺设计方法是：通过电流给定参考法 设计定子Ξ相电流给定参考值L，由=王乂得到定子电枢反应磁链给定值，其中，Lg为 电机相电感。5. 如权利要求4所述的一种加快永磁同步电机起动过程的定子磁链给定方法，其特征 在于：所述电流给定参考法的内容是：测量永磁同步电机的实际转速和实际Ξ相电流，并 将实际转速与给定转速进行比较，根据比较结果分为如下几种情况： (a)若实际转速ω满足0 <ω< 0. 4ω%则定义定子Ξ相电流给定参考值is为幅值 是5Iw，各相相位、频率与实际Ξ相电流相同的Ξ相正弦电流信号，其中Iw是永磁同步电机 的额定电流； 化）若实际转速ω满足0. 4ωω< 0. 7ω%则定义定子Ξ相电流给定参考值L为 幅值是3Iw，各相相位、频率与实际Ξ相电流相同的Ξ相正弦电流信号，其中Iw是永磁同步 电机的额定电流； (C)若实际转速ω满足〇. ω<ω%则定义定子立相电流给定参考值^为幅 值是Iw，各相相位、频率与实际Ξ相电流相同的Ξ相正弦电流信号，其中Iw是永磁同步电机 的额定电流。
【专利摘要】本发明公开一种加快永磁同步电机起动过程的定子磁链给定方法，包括如下步骤：判断永磁同步电机的实际转速是否小于给定转速，若大于给定转速则结束程序，若小于给定转速则设计转子感应磁链给定值和定子电枢反应磁链给定值，根据二者的矢量叉积计算定子磁链给定值。此方法可有效缩短电机起动时间，提升工作效率。
【IPC分类】H02P21/34, H02P21/14
【公开号】CN105245153
【申请号】CN201510644345
【发明人】魏海峰, 韦汉培, 张懿, 朱学青
【申请人】江苏科技大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月8日