永磁磁阻电机的转矩控制(2)

永磁电机的转矩控制

永磁磁阻电机的转矩控制　徐志捷　赵　峰　温旭辉

电流,Ld,Lq为d-q轴电感,Rs为定子相电阻,7f为磁钢基波励磁磁链,ef为空载反电势基波,P为微分算子,Ξr为电机转速。

在稳态条件下忽略微分算子及定子电阻压降,可以将式(1)简化为:

uq=ΞrLdid+efud=-ΞrLqiq

id+iq=isΦismax

2222

(4)

式中,ismax为电流最大值。

其最大转矩电流比曲线可以表示为[3]:

id=iq=

2

2224(Lq-Ld)

2

(5)

(2)

is-id

因此,电机的电磁转矩方程为:

Tem=Pn[7fiq+(Ld-Lq)idiq]

(3)

2　矢量控制

永磁磁阻同步电机矢量控制框图见图2。其中,电机的d轴位置Η

可由旋转变压器或绝对位置编码器获得,电机相电流ia、ic用电流传感器测量。在知道电机相电流以及磁场位置角Η后通过3 2变换和旋转变换可以得到直轴电流id和交轴电流iq反馈量,给定d-q轴电流比较,经过I要的d-q3。

即图2中电机定子电流给定值(id1、iq1)按照式(5)控制可以充分利用电机的磁阻转矩、提高系统效率。

第 工作区(AB段):当电机工作在额定转速以上,电磁转矩由电流圆(式4)和电压椭圆(式6)的唯一决定。最大转矩将随转速的上升而下降。

ud+uqΦus

2

2

2

(6)

第 工作区(BC)段:上,(iq1),iq,Tem最大:

f=Tem+k(ud+uq-us)

2

2

2

=0,=0,=0可以得到f函数的极值点,5id5id5k

即满足电压椭圆条件下能输出最大转矩的工作点:由

id=iq=

is-id

2

2

2

2224(Lq-Ld)Ld

(7)

图2　永磁磁阻同步电机矢量控制框图

永磁磁阻电机的控制如图3所示。工作区分为:

图2中电机定子电流给定值(id1,iq1)按照式(7)控制

可以在高速弱磁区输出最大的电磁转矩。

(7)可以看出,无论是实现最大转矩电从式(5)、

流比控制还是在弱磁区输出最大转矩,电机控制策略中的d-q轴电流给定值完全依赖于电机参数。电机参数对于转矩控制和策略有着重要的影响。通常情况下,都假设Ld、Lq是恒定不变的,实际上,随着iq、id的变化以及永磁体的磁饱和等因素,Ld、Lq是变化的。图4是一个14kW、4对极的钕铁硼永磁磁阻电机的Ld、Lq随iq、id变化曲线。可以看出它是一个非线性的变化。

图3　永磁磁阻电机工作区

第I工作区(OA段):当电机工作在额定转速以下,电磁转矩输出受电流圆限制:

a)Lq随iq、id的变化

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