永磁同步电动机(PMSM)弱磁问题探讨

lyftcl

回复 93# cj_212121


    这个框图中的转矩闭环，建议不要采用。
这个框图中关于弱磁和MTPA切换的写的不清楚，如果这里是指根据参数在线计算的话，还算和框图吻合，只是在线计算只适用于MATLAB，不适用于芯片。而如果不是在线计算的话，那么MTPA需要一个表格。
而弱磁里面产生的只是Id，Iq的变化量，用这个量来修正MTPA里面查表出来的指令。

另外，这种弱磁算法可以用来尝试，对某些IPMSM好，但对某些IPMSM，确实不太好的。

判断弱磁是根据Vd，Vq的幅值来的，sqrt（Vd^2+Vq^2）需要小于Vdc/sqrt(3)×K。K为一个系数，一般为85%-100%之间。看公司的保守程度。BMW是89%。国内一般是95%。

roccy

回复 93# cj_212121

常见的电压闭环是电压比较值经PI或I调节器后换算为对应D轴电流指令。

cj_212121

回复 103# roccy


    roccy 是的，你说的我理解。但是有个问题，在弱磁的时候，转矩要控制吗？要控制的话，如何控制？是不是每次在弱磁的时候，根据上位机扭矩指令，然后查表求出当前的id，iq，将这两个值与电压闭环后经PI控制算出的id。iq进行做偏差，再进行PI控制求出所需的ud，uq呢？

cj_212121

回复 102# lyftcl


    lyftcl 好！是的，如果采用最大转矩/电流比控制的话，是要作一个表格的，然后每次用到的时候进行查表。为什么这种弱磁会对某些IPMSM好使，对某些IPMSM不好使呢，是不是如果查表了的话就只能针对某一特定电机？
总有一个疑问，弱磁控制采用电压闭环，求出来的是id，然后当前id值求出iq值和当前最大的iq值，那与接收到的上位机转矩是如何联系的呢？
谢谢~

lyftcl

回复 105# cj_212121

嗨，好久不见。
    。。。。。。。。。。。。。刚才写了好多，结果不小心backspace了。。。

大致重复下。

因为有些IPMSM在MTPV恒功率区域大的电流反而出的转矩更低。因此在这种情况下，升速的时候，Id的幅值要降低，而在FW区，升速的时候Id的幅值要变大。Id一会儿需要大一会儿需要小，通过一个PI来调节，有点儿难为PI了。对PI前期的动态判断挑战比较大。

如果使用了查表的话，那么确实只能针对一款电机了。但是这才是汽车行业的潜规则，与通用变频器是不同的。

电压闭环PI出来的结果不能直接当Id使用。应该是根据转矩查表出Idref和Iqref。然后通过电压闭环PI出来的当作Id_fw。Idref和Id_fw求和才能当成真正的D轴指令。

lyftcl

回复 105# cj_212121


    如果可能的话，直接做查表吧。连弱磁也查表。
否则做了几年之后，你还是要改成查表的。
电压闭环的方式学习起来确实很不错，而且弱磁性能也还行。但是当在弱磁区一个很大的阶跃的时候，响应速度就远跟不上了。这应该是这种方法的硬伤。还有一个问题就是较难实现等转矩曲线，工作量太大。尤其在转速变化过程中，都给100Nm，在500rpm和5000rpm实际出的结果差异肯定有不少差异，很难实现一般要求的+-5%的转矩控制精度。

roccy

回复  roccy
    roccy 是的，你说的我理解。但是有个问题，在弱磁的时候，转矩要控制吗？要控制的话 ...
cj_212121 发表于 2011-11-14 14:24

                               
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我认为把你的结构图中转矩闭环部分去掉即可~由弱磁控制和MTPA控制相互结合来计算LUT，得到正确的DQ电流指令~转矩控制由DQ电流闭环间接实现~

cj_212121

回复 106# lyftcl


    呵呵，谢谢！为什么转矩查表出来的idref要与id_FW进行相加呢？难道不是做偏差吗？求出偏差err，再进行PI求出电压矢量。

lyftcl

回复 109# cj_212121

弱磁控制只是在想法得到Id，Iq指令而已，不能影响电流PI闭环。

假设，MTPA算出来现在应该Id给-50A，但是电压PI出来知道需要弱磁，-50A已经不够了，电压PI出来一个20A，也就是还需要再多弱20A。那么就是-50-20A=-70A。 求差就和全看你的方向定义了。

cj_212121

回复 110# lyftcl


    OK 有点明白了，谢谢！

cj_212121

回复 108# roccy


    roccy  像你所说的LUT是什么意思？

cj_212121

回复 110# lyftcl


    lyftcl 请教一个问题，在弱磁的时候，应该是根据弱磁公式查表得出id，而不是根据MPTA查表出来的id值吧。，然后再将弱磁出来的id值与电压闭环PI出来的id进行相加吧？

lyftcl

回复 113# cj_212121


    这是两种方法。

如果你使用弱磁公式计算的话，那么就不需要什么电压闭环了，因为你都已经直接计算出来弱磁的指令了。直接把结果给电流环PI就行了。但是这仅限于仿真和理论研究，实际上几乎没人用。

一般是MTPA查出Id指令，然后电压闭环PI查出另外一个Id，两者求向量和。

LUT=LOOK UP TABLE

cj_212121

回复 114# lyftcl


    谢谢，你的话如醍醐灌顶，顿时明朗了。
谢谢~

mcs

我觉得有两种理解方式：
1. 当磁场一定的时候，转速越高，所产生的反电势越大，当反电势与定子电压平衡的时候，转速就到达极限了。这个时候如果要想再提高转速，就必须要降低反电势，也就是要弱磁。代价是电流成倍地增长。
2.通常频率与U近似成正比，达到近似恒转矩的性能。但是当达到基频以上， 频率再升高，但是电压已经达到最高，升不上去了，所以磁场自然就会减弱。

jack_deng

回复 34# wgxef
请问：“电机功率为恒功率”，指的是电机有效输出功率？

skyjjyy

高速情况下，如果保持磁通不变，那反电动势会很高，会超过逆变器的容量。因此需要弱磁来降压

lyftcl

回复 75# sdyy


    就一般的一阶低通滤波就可以了。别滤的太过了，意思一下，没有大毛刺也就行了。
影响输入电压的因素有很多：
旋变信号质量
转速反馈
电压反馈
电流反馈
PI的P项
以上都是会影响电压输入的高频部分的。
而低频波动则可能是PI的I项的问题，以及解耦的参数也会影响。

另外，电机在振动台上振个3天，这个电压跳动也会变大。

wkshengren

Id负责提供励磁，Iq负责提供转矩，通过改变Id来改变励磁。
其实随着频率达到额定频率之后，电压就不能随着频率上升了，电机电压不能超过额定电压太多的，要不绝缘会扛不住。但是不上升的话，会导致最大转矩的急剧降低，无法满足需要了就

ardon2000

回复 20# archdevil


    弱磁就是体现在对电流Id的控制