永磁电机的转矩控制

微电机　2004年　第37卷　第5期(总第140期)

设计与研究 DESIGN”RESEARCH

永磁磁阻电机的转矩控制

徐志捷,赵　峰,温旭辉

(中国科学院电工研究所　北京　100080)

摘　要:分析了永磁磁阻电机的转矩特性,讨论了常用的转矩控制策略对电机参数依赖性较强而难于精确控制的缺点。从合理利用永磁与磁阻转矩为出发点,提出了一种工程化转矩控制策略,可以有效地减小转矩对参数的依赖性。实验结果证明能满足需要的精度,适用于电动汽车等转矩控制场合。关键词:永磁磁阻电机;磁阻转矩;转矩控制;

中图分类号:TM352　　　文献标识码:A　　　文章编号:1001-6848(2004)05-0018-03

TorqueControlofpermanentMagnetMXUZhi-jie,ZHAOFeng-(TheElectricinstituteofChina,,Abstract:Thepaperanalysesthetorpuemotor,discussthedisadvan2tageofthecommonwaytosoconlthemotorparameterbutnotgainthepreci2.Aeenthepermanentmagnetandreluctance,putforwardasortsioncontrol

oflminishtheclingtomotorparameter.Theexperientationprovedtheresults.canfulfilreprecision,applytotheelectromotionautomobileandotherwiseoccasionsfortorquecontrolKeywords:PMreluctancemotor;reluctancetorque;torquecontrol;

0　引　言

永磁同步电机具有能量密度高、效率高、电磁噪

声小的特点。随着钕铁硼永磁材料的发展,这类电机被越来越广泛地用于伺服驱动和电动汽车驱动等方面。根据磁钢安装的不同,永磁同步电机可以分为磁钢表贴式永磁同步电机(surfacemountedperma2nentmagnetsynchronousmotor,SPM),和磁钢内嵌式永磁同步电机(interiorpermanentmagnetsyn2chronousmotor,IPM,亦称为永磁磁阻同步电机)。

永磁磁阻同步电机转子磁钢内置。图1是一个4对极钕铁硼永磁磁阻电机的转子结构。由于钕硼磁钢的导磁系数与空气的导磁系数十分接近,所以形成d轴空气隙大,电感小,q轴空气隙小,电感大。依据电机在d-q轴下转矩公式:Tem=Pn[7fiq+(Ld+Lq)idiq]可知,由电磁转矩中d-q轴电感的不对称,电磁转矩包含了永磁转矩和磁阻转矩两部分

。

在永磁磁阻同步电机中,合理设计永磁磁动势和d-q轴磁阻可以提高恒转矩区的最大转矩并扩大恒功率区。由于永磁同步电机的d轴位置可以直接由位置传感器给出,因此在该类电机的驱动控制中矢量控制方法的使用较为广泛。文中简述永磁磁阻电机的矢量控制方法,主要讨论电机在额定转速以下的的最大转矩电流比控制和弱磁区内的转矩控制问题。

图1　典型的永磁磁阻同步电机转子结构

1　典型结构与电机方程

收稿日期:2004-08-19

永磁磁阻电机电压与磁链在d-q轴坐标下的方程为:

uq=Rsiq+Lqpiq+ΞrLdid+ef

(1)

ud=Rsid+LdPid-ΞrLqiq式中,ef=Ξ

r7f,ud、uq为d-q轴电压,id、iq为d、q轴

—18—