本技术属于电机控制技术领域,具体公开了基于矢量磁路的电机电磁转矩方程、最大转矩电流比计算方法及控制方法,首先,建立永磁电机的矢量磁路模型,用等效磁感表征磁材料中涡流和磁滞效应对电机电磁转矩的影响,通过坐标变换建立包含等效磁感的永磁电机矢量磁路电磁转矩方程;然后,进一步提出永磁电机最大转矩电流比控制方法。本发明所提方法充分考虑了磁材料中涡流和磁滞效应对电机电磁转矩的影响,所提最大转矩电流比控制使永磁电机的转矩控制更加精准。
背景技术
表贴式永磁电机(Surface permanent magnet synchronous motor,SPMSM)具有结构简单、功率密度高、调速范围广、工作效率高等优势,广泛应用于工业、电动汽车、家电等领域。SPMSM性能不仅受电机本体结构影响,控制算法同样起到关键作用,其中矢量控制是SPMSM最常见的控制方式之一。交流电机的矢量控制是参考直流电动机的励磁电流与电枢电流相互垂直,且二者之间不存在耦合关系,以坐标变换理论中的Clark变换和Park变换为理论基础,将三相定子电流分解为相互独立的转矩分量(交轴电流)和励磁分量(直轴电流),实现交流电机磁场和转矩的解耦控制,从而使交流电机拥有类似直流电动机的控制性能。
东南大学程明教授团队发现了磁路中的磁感和磁容现象,建立了含磁阻-磁感-磁容三元件的矢量磁路理论以及磁电功率定律,为计及电机铁损耗提供了一种不同于用等效电阻来考虑铁损耗的新方法,其中磁感元件引起的有功损耗对应磁路中的涡流损耗,磁容元件引起的有功损耗对应磁路中的磁滞损耗。在永磁电机模型中引入磁感和磁容,可考虑涡流效应和磁滞效应对永磁体磁通量和电枢电流激发的定子磁通量的影响,基于矢量磁路理论可建立一种全新的永磁电机控制数学模型,由于该模型同时考虑了磁路和电路,使铁损耗的引入更加有依据,但在传统的控制方法中,电机的磁动势和磁通同相位,没有考虑涡流和磁滞效应对电机控制性能的影响。
实现思路