电梯系统中永磁电机的弱磁控制

２０１４．￣第２０期总第１６４￣ｇ　Ｓ＿Ｌ＿Ｃ０Ｎ　ＶＡＬＬＥＹ　画　电梯系统中永磁电机的弱磁控制　杨亚军，常越　２００２４０）　（上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海摘　要给出电梯系统弱磁控制的方法，可适用带有加减速的位能型负载的系　对永磁电机弱磁控制做了深入的分析，　统。通过实验证明了方法的正确性和可行性　关键词　矢量控制；弱磁控制；ＰＭＳＭ　中图分类号：ＴＭ３４１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１－７５９７（２０１４）２Ｏ－００７９—０２　越小，则表示马达输入电压越小。　随着永磁技术的发展，特别是在最近十五年，永磁电机已　与我们生活息息相关。高能量密度、高效能的电机越来越显得　２）永磁马达电流限制方程式：　；　丽３）马达工作区。　。　重要，体积越来越小，转速越来越高。由于变频器的直流侧电　压基本是恒定的，当电机转速提高后，需求的电压必然增加，　达到变频器的最大值后会引起电流调节器的饱和，为了获得较　宽的调速范围，在重载加速过程中，乃至整个恒速运行中都需　要弱磁控制。　而马达在电压与电流限制下，所能运作的范围为电压极限　圈和电流极限圈重迭的面积。如下图。　‘　）　十（　‘）　繇、　　、‘　、　、　焉　１永磁电机电压、电流模型分析　１）永磁电机电压。　永磁同步电机的ｑ轴、ｄ轴电压方程式如下：　。　ｒ＇口一　１ｎ晰　＼～　图３电压极限圆与电流极限圆　Ｉ　＝（　＋　ｐ）　＋　【　＝（Ｒ　＋　ｐ）ｉｄ—ｅｏＬｑｉｑ　，　、　４）目前电梯系统采用的马达，大多为低转速（２００ｒｍｐ左　右），为偏于控制，一般采用隐极电机，即Ｌａ：Ｌｑ，通过上述计算，　得到隐极电机的极限圆。　最大转矩　最大功率输出　轨迹￣０ｔ当马达为稳态运转时，Ｌｑｐ、Ｌａｐ为零。由于线圈电阻值较小，　故其所造成的压降可忽略不计。上式被改写为：　』　：一：．ｏ，Ｌｑｉｑ　‘　ｑ　（２）　…　Ｊ　Ｌ　地　＼　由（２）可得电机的端电压　Ｖ＝√（∞　￡ｄｉｄ＋∞，　）　＋（－Ｏ）ｒＬｑｉｇ）　（３）　＼转速　增加　如／　＂一１　、Ｉ　＼／电流极日　０　、１　ｐ　ｉ｜＼　　整理得：暑＝（Ｌｄ‘＋　）　＋（　）　（４）　由于受变频器输出电压的限制，上式中Ｖ　／　。当　。　维持固定输出时，又　、　、　为已知常数，可将（４）划成一椭　圆下图，称之为“电压极限圆”。　（　＋　）　＋（　‘）　　。』　｝　‘　电压极　图４隐极电机的极限圆　＼，一一一～～、　、　、　－．．一２电梯系统中的永磁电机弱磁控制方法研究　由式（４）可以看出，当电动机电压达到变频器输出电压的　极限时，如果要继续升高转速则只能靠调节ｉｄ和ｉ　来实现，这　就是电动机的“弱磁”运行方式。增加直轴去磁电流分量　和减　小交轴电流分量‘，以维持电压平衡，从而得到弱磁效果。但　是为确保相电流不超过极限值，应保证弱磁控制时增加　的同　时必须相应减小　。　在一般的机电系统中，转矩的大小一般由系统的需求直接　／　一　图１电压极限圆　在不同的转速或电压下，我们可以在利用（４）划出不同的　“电压极限圆”。　，　，　一　Ｌ』Ｐ　ｑ　０　ｊ　、　、　、、　、　　、　、～～一‘　产生，不能随意减小ｉｑ，故在增加　的同时，要保证ｉ＝　＋《小　于变频器的最大允许的电流。由于运动系统存在加减速，往往　／　／　／　棚　＞　２　ｑ　图２不同的转速下的电压极限圆　在加减速过程中转矩电流　达到最大，而这个过程中的速度不　是最大。　ＰＭ马达之电压压降主要是由反电势与阻抗压降，其中已反　电势成份最重。所以若能降低反电势压降，亦即使永磁马达转　子磁通　变小，即可让反电势变小，同时让输入需求电压降低。　当马达转速越快时，其电压极限圈越小，且其ｉａ方量绝对　值越大，‘方量绝对值越小。另外当转速不变时，电压极限圈