一種減少永磁同步電機(jī)起動(dòng)時(shí)間的定子磁鏈給定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電機(jī)控制領(lǐng)域，特別涉及一種能夠減少永磁同步電機(jī)起動(dòng)時(shí)間的定子 磁鏈的給定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 永磁同步電機(jī)具有體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，損耗少，節(jié)能性高等一系列優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛 應(yīng)用于工業(yè)中的各個(gè)領(lǐng)域。
[0003] 為了減少永磁同步電機(jī)起動(dòng)時(shí)間，現(xiàn)有的方法有兩種：一種是改變永磁同步電機(jī) 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)減小永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，來(lái)減少永磁同步電機(jī)起動(dòng)時(shí) 間，但這種方法成本較高，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難；另外一種解決方法是僅從增加電機(jī)起動(dòng)電流 的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)快速起動(dòng)，但存在的問(wèn)題是單純地增加起動(dòng)電流會(huì)使電機(jī)出現(xiàn)發(fā)熱等問(wèn)題， 容易使電機(jī)進(jìn)入過(guò)流保護(hù)，甚至?xí)斐呻妱?dòng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)等問(wèn)題。
[0004] 基于當(dāng)前技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明人對(duì)永磁同步電機(jī)的起動(dòng)過(guò)程進(jìn)行深入研究， 本案由此產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的，在于提供一種減少永磁同步電機(jī)起動(dòng)時(shí)間的定子磁鏈給定方法， 其可有效減少永磁同步電機(jī)起動(dòng)時(shí)間，降低電機(jī)生產(chǎn)及控制成本，提升電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中的 運(yùn)行效率。
[0006] 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：
[0007] -種減少永磁同步電機(jī)起動(dòng)時(shí)間的定子磁鏈給定方法，包括如下步驟：
[0008] (1)判斷永磁同步電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速ω是否小于電機(jī)給定轉(zhuǎn)速ω%若小于給定轉(zhuǎn) 速則轉(zhuǎn)入步驟⑵；
[0009] (2)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁鏈給定值I//,和定子電樞反應(yīng)磁鏈給定值)//〕，其中，V〕的計(jì) 算方法是：通過(guò)電流給定參考法設(shè)計(jì)定子三相電流給定參考值i s，由I^a= Lsis得到定子電 樞反應(yīng)磁鏈給定值:少匕其中LsS電機(jī)相電感。
[0010] (3)根據(jù)
算定子磁鏈給定值<，其中，Θ·]θ = COS Θ +jsin Θ，j是虛 數(shù)的單位，Θ是轉(zhuǎn)子磁極直軸相對(duì)于定子A相繞組的轉(zhuǎn)子空間位置角。
[0011] 上述步驟（1)中，若實(shí)際轉(zhuǎn)速ω大于給定轉(zhuǎn)速ω%則結(jié)束程序。
[0012] 上述步驟（2)中，轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁鏈給定值根據(jù)永磁同步電機(jī)的生產(chǎn)廠家提供的參 數(shù)決定。
[0013] 上述步驟⑵中，轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁鏈給定值 < 通過(guò)
計(jì)算，式中，Un是額定相電壓峰值，Ud。是永磁同步電機(jī)的額定電壓，ω ^額定角速度，；^是 額定頻率。
[0014] 上述步驟（2)中，電流給定參考法的內(nèi)容包括以下三個(gè)步驟：
[0015] (a)測(cè)量永磁同步電機(jī)的三相定子電流空間矢量ia，并得出;[。在3-13-(3三相靜止 坐標(biāo)系下的電流分量為i a、ib、i。；
[ode] (b)將電流ia、ib、i。相位、頻率作為定子三相電流給定參考值4 4、的相位、頻 率，將永磁同步電機(jī)的額定電流^作為定子三相電流給定參考值4 ^的幅值，得到定 子三相電流給定參考值4 I ^
[0017] (C)將匕（ <作為給定三相定子電流空間矢量ij^a-b-c三相靜止坐標(biāo)系下的 電流分量，得到給定三相定子電流空間矢量is。
[0018] 采用上述方案后，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)：
[0019] (1)本發(fā)明根據(jù)永磁同步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是電流矢量和定子磁鏈?zhǔn)噶康牟娣e這一 原理，通過(guò)定子磁鏈的合理設(shè)計(jì)，增大電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可以減少永磁同步電機(jī)起動(dòng)時(shí)間， 本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中毋須改變電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)硬件，控制過(guò)程更容易實(shí)現(xiàn)，降 低電機(jī)生產(chǎn)及控制成本。
[0020] (2)在本發(fā)明中，增加電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是通過(guò)改變定子磁鏈和定子電流兩方面實(shí)現(xiàn)， 而不是單純依賴于改變定子電流，可避免電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中由于過(guò)流保護(hù)而導(dǎo)致的起動(dòng)失敗 的問(wèn)題，可有效提升電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)行效率。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ] 圖1是本發(fā)明的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0023] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種減少永磁同步電機(jī)起動(dòng)時(shí)間的定子磁鏈給定方法， 包括如下步驟：
[0024] (1)為了使永磁同步電機(jī)能夠快速達(dá)到給定轉(zhuǎn)速ω%首先判斷永磁同步電機(jī)的實(shí) 際轉(zhuǎn)速ω是否小于電機(jī)給定轉(zhuǎn)速ω%若高于給定轉(zhuǎn)速ω%則表示此時(shí)永磁同步電機(jī)已經(jīng) 起動(dòng)完成，無(wú)需再施行本方案；若低于給定轉(zhuǎn)速ω %則轉(zhuǎn)入步驟（2);
[0025] (2)由于永磁同步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是電流矢量和定子磁鏈?zhǔn)噶康牟娣e，因此為了 加快永磁同步電機(jī)的起動(dòng)過(guò)程，需增大電磁轉(zhuǎn)矩，可通過(guò)設(shè)定合理的定子磁鏈給定值來(lái)實(shí) 現(xiàn)，進(jìn)一步對(duì)定子磁鏈進(jìn)行分析，定子磁鏈給定值是由轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁鏈給定值和定子電 樞反應(yīng)磁鏈給定值V/C通過(guò)矢量合成得到的，其中，轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁鏈給定值V〉由永磁同步電機(jī) 參數(shù)決定，若電機(jī)生產(chǎn)廠家提供了該參數(shù)，以廠家提供參數(shù)為準(zhǔn)，若廠家沒(méi)有提供該參數(shù)， 則可通過(guò)
來(lái)計(jì)算，式中，Un是額定相電壓峰值，U d。是永磁 同步電機(jī)的額定電壓，額定角速度，fN是額定頻率。
[0026] 而定子電樞反應(yīng)磁鏈給定於.1由定子電流產(chǎn)生，可以通過(guò)電流給定參考法設(shè)計(jì)給 定三相定子電流空間矢量is，由Φ a= L sis得到定子電樞反應(yīng)磁鏈給定，其中Ls為電機(jī) 相電感。
[0027] 前述定子三相電流給定值^的參考方法包括以下三個(gè)步驟：
[0028] (a)測(cè)量永磁同步電機(jī)的三相定子電流空間矢量ia，并得出;[。在3-13-(3三相靜止 坐標(biāo)系下的電流分量為i a、ib、i。；
[0029] (b)將電流ia、ib、i。相位、頻率作為定子三相電流給定參考值4、4、Φ的相位、頻 率，將永磁同步電機(jī)的額定電流^作為定子三相電流給定參考值^ t ^的幅值，得到定 子三相電流給定參考值，丨、4、4;
[0030] (C)將各<作為給定三相定子電流空間矢量1的a-b-c三相靜止坐標(biāo)系下的 電流分量，得到給定三相定子電流空間矢量i s。
[0031] 根據(jù)以上得到的轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁鏈給定值蘋》和定子電樞反應(yīng)磁鏈給定值，.定子 磁鏈給定值以的計(jì)算公式是
，其中，e]0是復(fù)數(shù)的指數(shù)形式，即e"= cos Θ +jsin Θ，j是虛數(shù)的單位，Θ是轉(zhuǎn)子磁極直軸相對(duì)于定子A相繞組的轉(zhuǎn)子空間位置 角。
[0032] 綜上所述，本發(fā)明一種減少永磁同步電機(jī)起動(dòng)時(shí)間的定子磁鏈給定方法，根據(jù)永 磁同步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是電流矢量和定子磁鏈?zhǔn)噶康牟娣e這一原理，通過(guò)定子磁鏈的合理 給定增大電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，縮短永磁同步電機(jī)起動(dòng)時(shí)間，提升工作效率。
[0033] 以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是 按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍 之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種減少永磁同步電機(jī)起動(dòng)時(shí)間的定子磁鏈給定方法，其特征在于包括W下步驟： (1)判斷永磁同步電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速ω是否小于給定轉(zhuǎn)速電機(jī)ω%若小于給定轉(zhuǎn)速ω* 則轉(zhuǎn)入步驟似； 似設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁鏈給定值.戶.;和定子電樞反應(yīng)磁鏈給定值^^^; ^其中，的計(jì)算方 法是：通過(guò)電流給定參考法設(shè)定定子立相電流給定參考值L，由得到定子電樞反 應(yīng)磁鏈給定，其中Lg為電機(jī)電感； 做根據(jù)於:=於十於:乂"^"計(jì)算定子磁鏈給定值:知:.，其中，6.，8 =cos目+jsin目，j是虛數(shù) 的單位，Θ是轉(zhuǎn)子磁極直軸相對(duì)于定子A相繞組的轉(zhuǎn)子空間位置角。2. 如權(quán)利要求1所述的一種減少永磁同步電機(jī)起動(dòng)時(shí)間的定子磁鏈給定方法，其特征 在于：所述步驟（1)中，若實(shí)際轉(zhuǎn)速ω大于給定轉(zhuǎn)速ω%則結(jié)束程序。3. 如權(quán)利要求1所述的一種減少永磁同步電機(jī)起動(dòng)時(shí)間的定子磁鏈給定方法，其特征 在于：所述步驟（2)中，轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁鏈給定值良據(jù)永磁同步電機(jī)的生產(chǎn)廠家提供的參數(shù) 決定。4. 如權(quán)利要求1所述的一種減少永磁同步電機(jī)起動(dòng)時(shí)間的定子磁鏈給定方法，其特征 在于：所述步驟（2)中，轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁鏈給定值?//通過(guò)計(jì) 算，式中，成是額定相電壓峰值，Ud。是永磁同步電機(jī)的額定電壓，ωW是額定角速度，fw是額 定頻率。5. 如權(quán)利要求1所述的一種減少永磁同步電機(jī)起動(dòng)時(shí)間的定子磁鏈給定方法，其特征 在于：所述步驟（2)中，定子磁鏈給定方法的內(nèi)容包括W下Ξ個(gè)步驟： (a) 測(cè)量永磁同步電機(jī)的Ξ相定子電流空間矢量i。，并得出i。在a-b-cΞ相靜止坐標(biāo) 系下的電流分量為i。、ib、i。； (b) 將電流ia、ib、i湘位、頻率作為定子；相電流給定參考值4 4、省的相位、頻率， 將永磁同步電機(jī)的額定電流IJ乍為定子Ξ相電流給定參考值/;、4、zt的幅值，得到定子Ξ 相電流給定參考值./1、這、6 (C)將(!、4、作為給定Ξ相定子電流空間矢量L的a-b-cS相靜止坐標(biāo)系下的電流 分量，得到給定Ξ相定子電流空間矢量L。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種減少永磁同步電機(jī)起動(dòng)時(shí)間的定子磁鏈給定方法，包括如下步驟：判斷永磁同步電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速是否小于給定轉(zhuǎn)速，若小于給定轉(zhuǎn)速，則設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁鏈給定值和定子電樞反應(yīng)磁鏈給定值，其中，定子電樞反應(yīng)磁鏈給定值的計(jì)算方法是：設(shè)定定子三相電流給定參考值，得到定子電樞反應(yīng)磁鏈給定值；根據(jù)轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁鏈給定值和定子電樞反應(yīng)磁鏈給定值的矢量叉積計(jì)算定子磁鏈給定值。此方法可有效加快永磁同步電機(jī)的起動(dòng)過(guò)程，降低電機(jī)生產(chǎn)及控制成本，提升電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)行效率。
【IPC分類】H02P6/20, H02P21/12
【公開(kāi)號(hào)】CN105245147
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510644534
【發(fā)明人】魏海峰, 韋漢培, 張懿, 朱學(xué)青
【申請(qǐng)人】江蘇科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年10月8日