混合勵(lì)磁同步電機(jī)低速大力矩控制策略的研究?

馮 杰，李優(yōu)新，黎 勉，王勝?gòu)?qiáng)，楊 賓

（廣東工業(yè)大學(xué)，廣東 廣州 510006）

0 引言

混合勵(lì)磁同步電機(jī)（hybrid excitation synchronous motor，HESM）在結(jié)構(gòu)、性能方面與永磁同步電機(jī)（PMSM）有相似之處，但其驅(qū)動(dòng)與控制有其特殊性。東南大學(xué)黃明明博士給出了混合勵(lì)磁同步電機(jī)分區(qū)控制系統(tǒng)［1］。日本學(xué)者Shinji Shinnaka建立了一種基于通用坐標(biāo)系的動(dòng)態(tài)矢量控制模型及對(duì)隱極HESM提出了一種基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的銅耗最小化矢量控制模型［2，3］。廣東工業(yè)大學(xué)的李優(yōu)新博士提出了一種混合勵(lì)磁無(wú)刷直流電機(jī)的控制策略［4］。本文針對(duì)一臺(tái)額定功率為6kW的HESM，基于空間電壓矢量（Sector Voltage PWM，SVPWM）控制的思想，在傳統(tǒng)的PMSM驅(qū)動(dòng)器模型上加入了一個(gè)電流分配器，通過(guò)電流分配器合理分配電樞電流與勵(lì)磁電流之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)電樞電流與勵(lì)磁電流之間的解耦，實(shí)現(xiàn)HESM驅(qū)動(dòng)器的可靠穩(wěn)定工作。

1 HESM的結(jié)構(gòu)原理與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型

1.1 HESM的結(jié)構(gòu)

圖1為HESM內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，電機(jī)的定子與普通的PMSM定子相同。從電機(jī)的電磁關(guān)系來(lái)看，HESM與PMSM相比，結(jié)構(gòu)上多了勵(lì)磁繞組［5］。

1.2 調(diào)磁機(jī)理

當(dāng)不加勵(lì)磁電流時(shí)，勵(lì)磁繞組不產(chǎn)生勵(lì)磁磁勢(shì)，則電機(jī)氣隙中只有永磁磁通，此時(shí)的HESM就相當(dāng)于一臺(tái)PMSM。如圖2所示，當(dāng)負(fù)載力矩超過(guò)電機(jī)額定力矩，則向HESM的勵(lì)磁繞組中通入增磁勵(lì)磁電流。電機(jī)氣隙中將產(chǎn)生與永磁磁通ΦPM方向相同的勵(lì)磁磁通Φf，以達(dá)到增加電機(jī)磁通的效果。電機(jī)磁通增加后，使得電機(jī)在不增加電樞電流的前提下增大了電機(jī)的輸出力矩。

圖1 HESM內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 HESM的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型

不失一般性，對(duì)于這臺(tái)HESM，忽略HESM的電樞電壓、電流諧波分量等的影響，仍然采用dq坐標(biāo)系來(lái)建立HESM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型。……