一种异步电机定子磁链弱磁控制方法

输 出能力 依赖 于控 制策 略 ， 考磁 链 过高 或 过低 都 参 将导 致输 出转 矩下 降 。传统 的弱磁 方法 不能 在 已有 的限 制条件 下 获得 电机 的最大 转矩输 出能力 』 。文 献［］ ７ 和文献 ［ ］ ８ 分别 提 出的基 于 电压闭 环控 制 和稳
态 电机方程 的 弱磁方 法 ， 能够输 出最 大转 矩 ， 都基 却
转矩。 ’
２ 弱 磁 控 制 原 理
根据 直流母 线 电压 、 电机 同步 角频率 、 转矩 给定 确 定定 子 磁链 幅值 参考 值 ， 使 系统 具 有输 出最 大 并 转 矩 的能力 ， 本 文 要 实 现 的 目标 。在原 理 阐述 中 是 需 要借 助矢 量控制 的一些概 念 和物理 关系 。
却 需要 引入 电压 电流调 节器来 控 制定 子磁链 给定 。 本 文在 文献 ［ ］ ７ 和文献 ［ ］ ８ 的基础 上提 出 了一 种
定 子磁链 弱磁 方法 。该 方法将 定 子参考 电压 与对应 的 限制值进 行 比较 ， 通过 简单 计算实 现 了恒转 矩 、 恒 功率 区和 降功率 区的 平 滑过 渡 ， 且 定 子 磁链 参 考 而 值 能适 应直 流母 线 电压 波 动 、 同步 角 频 率 和转 矩 给
定 的 变 化 ， 需 转 子 磁 链 定 向 。 该 弱 磁 控 制 方 案 用 无
性能 伺服 系统 因为经 常 低 速 运 行 ， 用 较 高 的磁链 使
来 提 高每安 培 电流 的转 矩 输 出 能力 ， 而 降 低逆 变 进 器 的电流额定 值 ； 动 系统 中 ， 传 则需 要在 全速 范 围内
中 图 分 类 号 ： Ｍ ４ Ｔ ３３ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１０—０ ６２０ ）３０５—４ ０３３ ７ （０８ ０—０４０
１ 引 言
尽 管 目前电 动汽车 用驱 动 电机 日趋 多样 化 ， 异 步 电机 因价格 低 廉 、 靠 性 高 、 于维 护 制 造 、 可 易 控 制 技术成 熟 ， 目前 在 电动 汽 车驱 动 系统 尤 其是 大 功
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第２ ７卷 第 ３期 ２０ 年 ７月 ０８
电 工 电 能 新 技 术
Ａｄ ａ ｃ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｖ ｎ ｅ ｃ ｎ ｌ￣￣ｏ ｅ ｔ ｃ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｅ ｆＥｌｃｒ ａ ￣ｎ ｅｉ ｚ ａ ｄ Ｅｎ ｉ
逆 变 器 能 提 供 的 电压 值 的 比 较 ， 定 电 机 的运 行 区域 ， 而 确 定 能 够 输 出 最 大 转 矩 的 励 磁 电 流 ， 确 进 再
结合给 定转 矩求 出定 子磁 链 参考值 。本 方 法采 用定子 参 考 电压 与母 线 电压 对应 值 的 比较 ， 需 简 仅
保 证最 大输 出转矩 能力 。
此外 ， 电动汽车 用 异 步 电 机恒 转 矩 区设 计 得 较
小， 同时要 求 的调速 范 围又 比较 宽 ， 以 ， 常 会 运 所 经
行 于额定转 速 以上 ， 有 限 的直 流 母线 电压 下 只 有 在 通过 弱磁 才可 以达到 。像 电动 汽车这样 需要 频繁 起
单计 算即能 实现恒 转矩 、 恒功 率 、 降功率 区域 的平 滑 过渡 。 在逆 变器和 电机 的 电压 、 电流 能 力一 定 时， 能够输 出最 大转矩 。无 需转 子磁 链 定 向 ， 用于 定 子磁 链 控 制 的 场合 。通 过 动 态调 整 转 矩给 适
定 限 制 值 可 保 证 电 机 稳 态运 行 不 过 流 。 仿 真 和 实验 结 果 证 明 了本 方 法 的 有 效 性 。 关 键 词 ： 步 电机 ；间 接 转 矩 控 制 ；定 子 磁 链 弱 磁 控 制 ；最 大 转 矩 输 出 异
星 （９ １） １８ ．，女 ， 北 籍 ，博 士生 ，主 攻 电 力 电 子 与 电力 传 动 ； 河
瞿文 龙 （９６） １４一 ，男 ， 海 籍 ， 授 ， 导 ，主 攻 电 力 电 子 与 电力 传 动 。 上 教 博
于转 子磁链 准确 定 向 ， 不适 合 需 要 定 子 磁链 闭环 的 方 案 。文献 ［ ］ 出的方 法避 开 了复杂 的 电机方 程 ， ９提
率应 用场 合 中仍 占据 重要 地位 。
异 步 电机 磁链参 考值 与应用 场合 密切 相关 。效 率优 化 系统 中磁 链 随负 载 变 化 以产 生 最 高 效率 ； 高
于定 子磁 链控 制 的异 步 电机 间 接转 矩 控制 方 案“ ， 具有 最 大转 矩输 出能 力 。通 过计算 动 态调整 转矩 给 定 限制 值 ， 能够保 证 电机稳 态运 行不过 流 。
停、 加速 、 坡 等的应 用 场 合 ， 步 电 机 的转 矩 输 出 爬 异 能力 十分重 要 。尤其 在 弱 磁 情况 下 ， 考 虑 如 燃料 要 电池 电动 汽车 中电池输 出特 性较 软导致 直流母 线 波 动 较大 的特点 ， 确保 在 任 何 转 速 下都 能 够输 出最 大
Ｖｏ ． ７，Ｎｏ． １２ ３
一
种 异 步 电机 定 子 磁 链 弱 磁 控 制方 法
张 星 ，瞿 文龙 ，陆 海 峰 ，樊 扬 ，程 小 猛
（ 华大 学 电机 系电力 系统 国家重点 实验 室 电力 电子 分 室 ，北京 １０ ８ ） 清 ００ ４ 摘要 ： 文提 出了一种 电动汽 车 用异 步 电机 的 定子 磁 链 弱磁 控 制 方 法 ， 本 通过 引入 定子 参 考 电压 与
传统 的定 子磁链 弱磁 方法 在弱磁 区将 定子 磁链
参考 值反 比于转 速变 化 。在弱 磁 区异 步 电机 的转 矩
收 稿 日期 ：２ ０ —３０ ０ ８０ —６ 基 金项 目： 国家 “ 六 三 ” 科 技 项 目（ ０ ５ Ａ ０ １０ 八 高 ２ ０ Ａ ５ １３ ）
作 者 简 介 ：张