基于交轴电流补偿的内嵌式永磁同步电机深度弱磁控制
2022-03-21曹春堂兰志勇沈凡享王钰琳苏晓杨
曹春堂,兰志勇,沈凡享,2,王钰琳,苏晓杨
(1.湘潭大学 自动化与电子信息学院,湖南 湘潭 411105;2.中车时代电动汽车股份有限公司,湖南 株洲 412007)
0 引 言
电压源逆变器(Voltage Source Inverter, VSI)供电的内嵌式永磁同步电动机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM)以其高转矩密度、高功率密度、高效率等优点,广泛应用于电动汽车等电力传动领域[1-2]。优化控制策略对于高性能永磁同步电机驱动非常重要,但是传统的控制策略,包括id=0控制和最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere, MTPA)控制,只适用于基速以下的传统应用环境;在电动汽车等要求高转速运行的应用中,必须采用弱磁(Flux-weakening, FW)控制策略来实现IPMSM的基速以上的恒功率运行。
弱磁控制策略通过增加定子d轴负向电流,利用直轴电枢反应削弱电机的气隙磁场,从而达到等效削弱磁场的目的[3],包括前馈补偿和反馈补偿两种实现方法。文献[4-5]利用永磁同步电机数学模型和给定转速,计算电机d-q轴电流值作为前馈补偿量,并根据实际转速与基速之差来判断弱磁控制起始点,当电机转速超过基速时,反向注入d轴电流以达到弱磁升速目的。前馈补偿虽然保证了暂态响应的稳定性和快速性,但它主要依赖电机参数和工作环境,于是学者们提出了基于反馈补偿的弱磁控制算法;文献[6]提出了一种基于电压外环的反馈补偿弱磁控制算法,将d-q轴电流调节器的输出电压跟VSI输出电压的最大值做差处理,其差值经调节器输出d轴负向电流,该方法稳态性能和鲁棒性较好,但在深度弱磁区域容易造成电流和转矩振荡[7];……
