實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩和效率優(yōu)化的感應(yīng)電機(jī)全速度域電流分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于交流感應(yīng)電機(jī)及其控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多條件限制下的，全 速度域轉(zhuǎn)矩和效率優(yōu)化的感應(yīng)電機(jī)矢量控制電流分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 交流電機(jī)變頻調(diào)速方法主要包括開(kāi)環(huán)V/f調(diào)速和閉環(huán)調(diào)速，閉環(huán)調(diào)速又被稱(chēng)為矢 量控制方法，具體包含間接轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向、直接轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向、直接定子磁場(chǎng)定向等。其中 間接轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向由于需要的硬件少，控制性能高而得到廣泛的應(yīng)用。
[0003] 感應(yīng)電機(jī)間接轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制的原理為：將旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系建立在轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方 向上，并通過(guò)該坐標(biāo)，將定子電流分解為轉(zhuǎn)矩電流和勵(lì)磁電流分量，實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩大小與轉(zhuǎn) 矩電流和勵(lì)磁電流的乘積成線性關(guān)系。
[0004] 感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)工作區(qū)間一般分為三部分：恒轉(zhuǎn)矩區(qū)、恒功率區(qū)和恒壓區(qū)。 基速以下運(yùn)行于恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，該區(qū)域勵(lì)磁電流保持恒定；基速以上運(yùn)行則由于速度不斷提升， 反電動(dòng)勢(shì)不斷增大，因此，要求減小勵(lì)磁電流，實(shí)現(xiàn)弱磁控制，該區(qū)域又被分為恒功率區(qū)和 恒壓區(qū)，恒功率區(qū)隨著轉(zhuǎn)速的提升，系統(tǒng)最大輸出轉(zhuǎn)矩有所減小，但其功率可以維持為最大 水平；若轉(zhuǎn)矩進(jìn)一步提升，則由于高速區(qū)各種損耗和電機(jī)參數(shù)變化，輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)進(jìn)一步減 小，已經(jīng)無(wú)法維持最大功率輸出，該區(qū)間則被稱(chēng)為恒壓區(qū)。
[0005] 通常感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)對(duì)勵(lì)磁電流給定比較粗糙，在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)一般設(shè)定為額 定電流的30%左右，弱磁區(qū)則將勵(lì)磁電流設(shè)定為與速度成反比，轉(zhuǎn)矩電流的最大值則設(shè)定 為最大電流限制；近年來(lái)出現(xiàn)了電壓控制方法，該方法增加了兩個(gè)新的調(diào)節(jié)器，算法復(fù)雜， 參數(shù)選擇困難，而且會(huì)降低加減速的快速性。因此，目前所存在的電流矢量分配方法存在電 流利用率低，難以實(shí)現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩輸出，或者實(shí)現(xiàn)困難，可靠性差，并且速度快速性降低，這些 問(wèn)題使得目前的矢量控制電流分配方法難以滿足高性能應(yīng)用場(chǎng)合的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩和效率優(yōu)化的感應(yīng)電機(jī)全速度域電流分配方法，其目的 在于，在滿足轉(zhuǎn)矩輸出和調(diào)速需求的前提下，通過(guò)對(duì)勵(lì)磁電流大小進(jìn)行調(diào)整改變感應(yīng)電機(jī) 無(wú)功功率的大小，進(jìn)而達(dá)到提高電流利用率和轉(zhuǎn)矩輸出能力的目的。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩和效率優(yōu)化的感應(yīng)電機(jī)全速 度域電流分配方法，具體為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩和效率優(yōu)化的感應(yīng)電機(jī)全速度域電流分配方法，其特征在于，具體 為： 若轉(zhuǎn)子角速度基速，則勵(lì)磁電流
若轉(zhuǎn)子角速度基速，則勵(lì)磁電流
若勵(lì)磁電流ids>額定磁通idsn，則勵(lì)磁電流ids=idsn; 其中，In為電機(jī)額定電流，k為最大電流調(diào)整系數(shù)，可施加在定子上的最大相電 壓，Ls為定子電感，《e為同步角速度，〇為總漏感系數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)電機(jī)全速度域電流分配方法，其特征在于，在轉(zhuǎn)子角速 度穩(wěn)定時(shí)，還將勵(lì)磁電流ids優(yōu)化為
，若優(yōu)化后的勵(lì)磁電流ids<idsmin，則 勵(lì)磁電流ids =最小勵(lì)磁電流idsmin。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩和效率優(yōu)化的感應(yīng)電機(jī)全速度域電流分配方法，該方法綜合考慮了電壓限制、電流限制以及電機(jī)自身的物理特性限制，在不同速度域分別推導(dǎo)得到轉(zhuǎn)矩和效率優(yōu)化的勵(lì)磁電流矢量給定值和轉(zhuǎn)矩電流矢量給定最大值。應(yīng)用本發(fā)明可以大幅提高感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電流利用率和效率，提升全速度域轉(zhuǎn)矩輸出能力。
【IPC分類(lèi)】H02P21-14
【公開(kāi)號(hào)】CN104779878
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510157824
【發(fā)明人】劉洋, 尹泉
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月6日