1.一种基于负载特性的永磁同步电机扩速方法,其特征在于,包括:
永磁同步电机系统根据实际工况负载运行过程中,通过实时计算电机端电压来分析电机的负载特性,确定电机的d、q电流环是否饱和;
若d、q电流环未饱和,PMSM调速系统采用最大转矩电流比控制模式对电机进行控制;
若d、q电流环出现饱和,则进一步确定电机端电压饱和主要是由于重负载情况下q轴电流的增加所造成的,还是由于电机反电动势的增加造成的;若是前者,则PMSM调速系统采用增磁控制以提高电机转速;若是后者,则PMSM调速系统采用弱磁控制以提高电机转速;
所述若是前者,则PMSM调速系统采用增磁控制以提高电机转速,包括:
PMSM调速系统进入增磁控制模式以提高电机转速,电压反馈PI调节器的输出Δid取负值作为增磁控制的直流输出电流idfe,将idfe和d轴电流给定值 叠加,得到增磁算法直轴电流idref;增磁算法交轴电流iqref直接取 再根据直轴电流idref计算得到的限幅值对iqref限幅,算法公式如下:式中imax是电机定子绕组可持续运行的最大电流;
所述若是后者,则PMSM调速系统采用弱磁控制以提高电机转速,包括:
将系统瞬时功率pem与电机额定功率PN进行对比分析电机的负载情况,进一步决定调速系统是否采用弱磁控制以提高电机转速:若pem>ζ1PN,表明系统的输入功率pem非常接近电机额定功率PN,电机没有足够的输出转矩驱动负载继续提高转速,系统维持在最大转矩电流比控制模式;其中ζ1为预设的比例系数;
若pem<ζ1PN,表明系统的瞬时功率pem小于电机额定功率PN且存在一定的裕量,电机有足够的输出转矩驱动负载到达更高的转速,按传统的电压反馈法进行弱磁控制,通过电压反馈PI调节器的输出Δid作为弱磁控制的直流输出电流idfw,将idfw和d轴电流给定值 叠加,得到弱磁算法直轴电流idref;弱磁算法交轴电流iqref直接取 再根据直轴电流idref计算得到的限幅值对iqref限幅,算法公式如下:式中imax是电机定子绕组可持续运行的最大电流。
2.根据权利要求1所述的基于负载特性的永磁同步电机扩速方法,其特征在于,所述实时计算电机端电压来分析电机的负载特性,确定电机的d、q电流环是否饱和,包括:根据电流调节器输出的d轴、q轴电压ud、uq,按公式 计算得到电机端电压us,将逆变器最大输出电压Ulim减去us后,得到差值Δu=Ulim‑us,用Δu构建电压反馈PI调节器,并通过Δu的正负来判断d、q电流环是否饱和;Δu为正时,d、q电流环饱和,Δu为负时,d、q电流环未饱和。
3.根据权利要求2所述的基于负载特性的永磁同步电机扩速方法,其特征在于,所述逆变器最大输出电压Ulim按关系式 进行计算,Udc为逆变器的直流母线电压。
4.根据权利要求1所述的基于负载特性的永磁同步电机扩速方法,其特征在于,所述若d、q电流环未饱和,PMSM调速系统采用最大转矩电流比控制模式对电机进行控制,包括:PMSM调速系统采用最大转矩电流比控制模式,速度调节器输出定子电流is,根据最大转矩电流比算法计算得到d轴电流调节器的给定值 和q轴电流调节器的给定值 根据d、q轴电流调节器给定值 以及实际反馈值id、iq分别对d、q轴电流进行PI控制。
5.根据权利要求1所述的基于负载特性的永磁同步电机扩速方法,其特征在于,所述若d、q电流环出现饱和,则进一步确定电机端电压饱和主要是由于重负载情况下q轴电流的增加所造成的,还是由于电机反电动势的增加造成的,包括:判断电机的当前转速nact是否接近弱磁基速nfw,若nact<ζ0nfw,则表明电机端电压饱和主要是由于重负载情况下q轴电流的增加所造成的;若nact≥ζ0nfw,则表明电机端电压饱和主要是由于电机反电动势的增加造成的;其中,ζ0为预设的比例系数。
6.根据权利要求5所述的基于负载特性的永磁同步电机扩速方法,其特征在于,所述的弱磁基速nfw,是在永磁同步电机系统空载运行时,通过传统电压反馈法测试得到的。
7.根据权利要求1所述的基于负载特性的永磁同步电机扩速方法,其特征在于,当系统进入增磁控制模式后,电压反馈PI调节器的输出Δid取负值作为增磁电流,这时根据电机转速是否得到继续提升决定系统的最大增磁电流,当增磁电流增大到一定值后转速不再升高,取这时的增磁电流为最大增磁电流。
8.根据权利要求1所述的基于负载特性的永磁同步电机扩速方法,其特征在于,按公式pem=udid+uqiq实时计算系统的瞬时功率,其中ud为d轴电流调节器的输出电压,uq为q轴电流调节器的输出电压,id为d轴电流实际反馈值,iq为q轴电流实际反馈值。