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        磁通切換型記憶電機(jī)控制策略研究

        2016-12-20 04:12:37壯而行
        微特電機(jī) 2016年10期
        關(guān)鍵詞:控制策略記憶

        壯而行,陽(yáng) 輝

        (1.無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院,無(wú)錫 214121;2.東南大學(xué),南京 210096)

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        磁通切換型記憶電機(jī)控制策略研究

        壯而行1,陽(yáng) 輝2

        (1.無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院,無(wú)錫 214121;2.東南大學(xué),南京 210096)

        近年來(lái),一類采用高剩磁、低矯頑力永磁材料的記憶電機(jī)被廣泛研究。這類電機(jī)可以通過(guò)施加電流脈沖直接調(diào)節(jié)永磁體的磁化水平,從而大大拓寬電機(jī)的弱磁調(diào)速范圍。簡(jiǎn)要介紹磁通切換型記憶電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)于磁通切換型記憶電機(jī)的運(yùn)行區(qū)的分析,提出了一種將在線調(diào)磁與傳統(tǒng)弱磁相結(jié)合的控制策略,以在增大恒轉(zhuǎn)矩輸出能力的同時(shí)拓寬電機(jī)的調(diào)速范圍。仿真計(jì)算證明了提出的控制策略的有效性。

        磁通切換;記憶電機(jī);控制策略;仿真研究

        0 引 言

        現(xiàn)代高性能永磁同步電機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Machine, PMSM)一般采用釹鐵硼(NdFeB)永磁,具有高效率、高功率密度、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便等優(yōu)點(diǎn)[1-2]。但是這種永磁電機(jī)的調(diào)速范圍受到電機(jī)磁鏈、電感等固有特性的限制;而且在發(fā)電運(yùn)行時(shí),故障滅磁困難,限制了其應(yīng)用范圍。為了增強(qiáng)永磁電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)調(diào)節(jié)能力,近幾年來(lái),一類能夠通過(guò)直接改變永磁體磁化水平調(diào)節(jié)氣隙磁場(chǎng)的電機(jī)—記憶電機(jī)(Memory Machine, MM),受到了國(guó)內(nèi)外部分研究者的重視并取得了突破性進(jìn)展。這類永磁電機(jī)采用高剩磁、低矯頑力的永磁材料,如鋁鎳鈷(AlNiCo),可通過(guò)施加瞬時(shí)脈沖改變永磁體的磁化水平,實(shí)現(xiàn)氣隙磁場(chǎng)的調(diào)節(jié),幾無(wú)電勵(lì)磁損耗,可以簡(jiǎn)單高效地實(shí)現(xiàn)在線調(diào)磁。

        Toshiba公司的Maekawa等研究人員為了優(yōu)化電機(jī)在低速區(qū)和高速區(qū)的運(yùn)行效率,在文獻(xiàn)[3]中提出了一種利用釹鐵硼和釤鈷兩種永磁材料的分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī),并對(duì)其進(jìn)行了在線調(diào)磁控制。為了保證電機(jī)的運(yùn)行性能,在施加調(diào)磁電流期間,d軸電流環(huán)使用逆模型前饋控制。在24極36槽和48極36槽電機(jī)兩臺(tái)樣機(jī)上的實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證了電機(jī)設(shè)計(jì)和在線調(diào)磁策略的可行性。

        威斯康星-麥迪遜大學(xué)的Limsuwan和Nissan公司的Kato等學(xué)者在文獻(xiàn)[4-9]中提出了一種新型的磁通增強(qiáng)型內(nèi)置式記憶電機(jī),并將其運(yùn)用于電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。針對(duì)電機(jī)運(yùn)用于電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行工況,文章提出了一種基于滯環(huán)PI的方法選擇電機(jī)的調(diào)磁時(shí)機(jī),以減少運(yùn)行時(shí)的總損耗。該方法綜合考慮了調(diào)磁損耗和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行損耗,通過(guò)優(yōu)化調(diào)節(jié)器參數(shù),可使運(yùn)行效率達(dá)到最優(yōu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,使用該方法對(duì)電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)磁后,電機(jī)的運(yùn)行效率比固定磁化狀態(tài)時(shí)提高了30%。

        東南大學(xué)林鶴云課題組將磁通切換原理與記憶電機(jī)的概念相結(jié)合,在文獻(xiàn)[10-11]中提出了多種不同結(jié)構(gòu)的磁通切換型永磁記憶電機(jī)(Flux Switching Memory Machine, FSMM),該類電機(jī)的鋁鎳鈷永磁體、電樞繞組和調(diào)磁繞組均位于定子上,便于散熱,直流調(diào)磁繞組和電樞繞組在電氣上隔離,便于進(jìn)行解耦控制。 本文將以這類電機(jī)為對(duì)象,研究其調(diào)磁控制策略。

        1 記憶電機(jī)“記憶機(jī)理”和結(jié)構(gòu)

        1.1 磁化水平記憶機(jī)理

        記憶電機(jī)中“記憶”的概念來(lái)源于電機(jī)中使用的高剩磁、低矯頑力永磁材料。這類材料可以通過(guò)施加短時(shí)充去磁磁動(dòng)勢(shì)改變磁化水平,并且新的磁化水平可以被記憶住。這類材料一般具有兩個(gè)特性,首先,非線性的退磁特性使其退磁曲線和回復(fù)線不重合,因此當(dāng)對(duì)其施加一個(gè)去磁脈沖以后,工作點(diǎn)會(huì)在回復(fù)線上移動(dòng)并且停留在一個(gè)更低的磁化水平。其次,材料矯頑力較低,遠(yuǎn)低于釹鐵硼,這為它的在線充去磁提供了條件。這類材料的典型代表是鋁鎳鈷,其磁滯曲線如圖1所示,圖中Br為最大剩磁,Hc為矯頑力,P0為永磁體的初始工作點(diǎn)。當(dāng)向永磁施加去磁磁動(dòng)勢(shì)時(shí),永磁體的工作點(diǎn)沿磁滯曲線從P0向下移動(dòng)到Q0,當(dāng)去磁磁動(dòng)勢(shì)消失時(shí),永磁體的工作點(diǎn)沿回復(fù)線Q0R1上升,最終穩(wěn)定在P1點(diǎn)。繼續(xù)施加更強(qiáng)的去磁磁動(dòng)勢(shì),永磁體的工作點(diǎn)先沿所在回復(fù)線向下移動(dòng)至極限磁滯曲線上的Q0,隨后沿曲線Q0Q1向下移動(dòng),撤去去磁磁動(dòng)勢(shì),永磁體的工作點(diǎn)沿一條更低的回復(fù)線Q1R2上升并最終穩(wěn)定在P2點(diǎn)。在此狀態(tài)下,向永磁體施加一個(gè)正的充磁磁動(dòng)勢(shì),其工作點(diǎn)將沿曲線P2R2R1P1移動(dòng),最終穩(wěn)定在P1點(diǎn)。

        圖1 鋁鎳鈷永磁體的磁滯曲線

        1.2 電機(jī)的結(jié)構(gòu)

        圖 2所示為一種12/14極的磁通切換型內(nèi)嵌式永磁記憶電機(jī)。其中,三相集中電樞繞組均匝繞在定子齒上,鋁鎳鈷永磁體內(nèi)嵌于定子,并匝繞以直流脈沖調(diào)磁繞組。電機(jī)的磁通切換原理如圖3所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子從位置A運(yùn)行到位置B時(shí),電樞繞組匝鏈的磁鏈極性發(fā)生了交變,在運(yùn)行原理上繼承了磁通切換原理,因此永磁磁鏈和相反電動(dòng)勢(shì)波形也有較好的正弦性,十分適合無(wú)刷交流運(yùn)行。同時(shí),從電機(jī)運(yùn)行結(jié)構(gòu)可以得出,當(dāng)在調(diào)磁繞組中施加瞬時(shí)正或負(fù)直流脈沖電流時(shí),各塊永磁體將在一個(gè)電周期內(nèi)被充磁或去磁到相同的磁化水平,電機(jī)有較高的調(diào)磁效率。

        圖2 磁通切換型內(nèi)置式記憶電機(jī)的結(jié)構(gòu)

        (a)轉(zhuǎn)子位置A

        (b)轉(zhuǎn)子位置B

        2 磁通切換型記憶電機(jī)的數(shù)學(xué)模型

        為了對(duì)記憶電機(jī)進(jìn)行控制,首先需建立記憶電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。其建模方法可以比照普通磁通切換型電機(jī)[12]和混合勵(lì)磁電機(jī)[13]進(jìn)行。

        在兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下,其磁鏈方程:

        (1)

        式中:id,iq分別為d,q軸電流;Ld,Lq和Lf分別為d,q軸和調(diào)磁繞組電感;Msf為調(diào)磁繞組和d軸的互感;ψpm為直軸電樞繞組所匝鏈的永磁磁鏈幅值;ψfpm為穿過(guò)調(diào)磁繞組的永磁磁鏈。在不施加調(diào)磁電流的情況下,ψpm,ψfpm均為恒定不變的直流量;在調(diào)磁動(dòng)態(tài)中,這兩個(gè)磁鏈值均為調(diào)磁電流的函數(shù)。

        電機(jī)的電壓方程:

        (2)

        式中:ud,uq分別為d,q軸下的等效電樞電壓;id,iq分別為d,q軸下的等效電樞電流;uf為調(diào)磁繞組電壓;if為調(diào)磁繞組電流;Rs,Rf分別為定子和調(diào)磁繞組的電阻;ωe為電機(jī)的電角頻率。

        由于調(diào)磁過(guò)程的存在,電機(jī)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩方程比較復(fù)雜。如果調(diào)磁電流近似為梯形波,且電機(jī)d,q軸電流響應(yīng)較快,能很快穩(wěn)定,永磁磁鏈也進(jìn)入穩(wěn)態(tài),那么在調(diào)磁電流平直時(shí),電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為電機(jī)的轉(zhuǎn)矩方程:

        (3)

        式中:p為電機(jī)的極對(duì)數(shù),對(duì)于FSMM即為轉(zhuǎn)子極數(shù)。

        3 磁通切換型記憶電機(jī)控制策略

        FSMM電機(jī)的控制與普通永磁電機(jī)類似,可分為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)兩個(gè)區(qū)域。由于FSMM的d,q軸電感很接近,磁阻轉(zhuǎn)矩對(duì)于總轉(zhuǎn)矩的貢獻(xiàn)很小,因此在恒轉(zhuǎn)矩區(qū),一般采用id=0控制;在恒功率區(qū),需要采用相應(yīng)的弱磁算法。本節(jié)將依據(jù)電流、電壓極限圓,并結(jié)合磁通切換記憶電機(jī)的運(yùn)行特性,分析其最優(yōu)的在線調(diào)磁控制策略以拓寬電機(jī)的調(diào)速范圍。

        3.1 電壓極限圓和電流極限圓

        正弦穩(wěn)態(tài)情況下,d-q軸坐標(biāo)系中,電機(jī)的電壓分量方程:

        (4)

        且有:

        (5)

        當(dāng)電機(jī)高速運(yùn)行時(shí),式(4)中的電阻壓降可以忽略,式(5)可以寫(xiě)成:

        (6)

        (7)

        將式(6)代入式(7)并化簡(jiǎn)得:

        (8)

        電機(jī)定子電流要受到逆變器輸出電流極限的限制,即下式:

        (9)

        式(8)和式(9)構(gòu)成了電壓極限圓和電流極限圓的約束方程,示意圖如圖4所示。

        由式(7)可知,隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的升高,電壓極限橢圓形成一簇半徑逐漸變小的圓,定子電流必須落在電流極限圓和電壓極限圓兩者的重疊部分之內(nèi)。

        圖4 電壓極限圓和電流極限圓

        3.2 磁通切換型電機(jī)運(yùn)行范圍

        在空載情況下,忽略空載電流,電機(jī)轉(zhuǎn)速:

        (10)

        (11)

        此時(shí),電機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)為下圖中的A點(diǎn)。

        此后,電機(jī)進(jìn)入弱磁運(yùn)行區(qū),根據(jù)ismax與ψpm/Ls的大小關(guān)系,可以分為以下兩種情況進(jìn)行討論:

        (a)ψpm/Ls≥ismax(b)ψpm/Ls≤ismax

        圖5 兩種不同情況弱磁運(yùn)行區(qū)分析

        1)ψpm/Ls≥ismax

        在此情況下,點(diǎn)(-ψpm/Ls,0)在電流極限圓外,隨著轉(zhuǎn)速的升高,電壓極限圓不斷縮小,電機(jī)能達(dá)到的最大轉(zhuǎn)矩運(yùn)行點(diǎn)為電壓極限圓與電流極限圓的交點(diǎn)。當(dāng)電壓極限圓與電流極限圓相切時(shí),輸出轉(zhuǎn)矩降為零,電機(jī)達(dá)到最大轉(zhuǎn)速:

        (12)

        運(yùn)行點(diǎn)軌跡為圖 5(a)中A→B點(diǎn)

        2)ψpm/Ls≤ismax

        在此情況下,點(diǎn)(-ψpm/Ls,0)在電流極限圓內(nèi),理論上電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以為無(wú)窮大。電機(jī)的弱磁運(yùn)行區(qū)域可以分為兩段:與情況1類似,隨轉(zhuǎn)速的升高,電壓極限圓縮小,電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩運(yùn)行點(diǎn)為電壓極限圓與電流極限圓的交點(diǎn),直到交點(diǎn)位于過(guò)點(diǎn)(-ψpm/Ls,0)的垂線上。在這個(gè)過(guò)程中,電機(jī)運(yùn)行點(diǎn)始終位于MTPA線上,電機(jī)能達(dá)到的最大轉(zhuǎn)速:

        (13)

        運(yùn)行點(diǎn)軌跡為圖5(b)中A→B點(diǎn)。

        此后,電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩運(yùn)行點(diǎn)沿垂線向下移動(dòng),且始終位于電壓極限圓上,即沿MTPV線移動(dòng),此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式:

        (14)

        運(yùn)行點(diǎn)軌跡為圖5中B→C點(diǎn)。

        根據(jù)上述分析,繪制兩種不同情況下的電機(jī)運(yùn)行區(qū)域,如圖6所示。

        圖6 不同磁化下電機(jī)運(yùn)行區(qū)域示意圖

        圖6中,加粗線段為電機(jī)恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行曲線,較細(xì)線段為弱磁運(yùn)行曲線。當(dāng)電機(jī)處于滿磁化狀態(tài)時(shí),點(diǎn)(-ψpm/Ls,0)在電流極限圓外,電機(jī)的在恒轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩輸出較大,但是在弱磁區(qū)輸出轉(zhuǎn)矩下降較快,弱磁范圍不寬;當(dāng)電機(jī)處于弱磁化狀態(tài)時(shí),點(diǎn)(-ψpm/Ls,0)在電流極限圓內(nèi)時(shí),電機(jī)在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)的輸出轉(zhuǎn)矩較小,但是有較寬的弱磁調(diào)速范圍。利用記憶電機(jī)可以對(duì)永磁體直接去磁的特性,可以將兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái),在低速時(shí)對(duì)永磁體充磁,提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出能力,在高速時(shí)對(duì)永磁體去磁,拓寬電機(jī)的調(diào)速范圍。

        為拓寬電機(jī)的運(yùn)行區(qū)域,需要選擇合適的速度切換點(diǎn)。由于切換點(diǎn)的計(jì)算比較復(fù)雜,難以得到解析表達(dá)式,可以采用數(shù)值計(jì)算的方法進(jìn)行研究,電機(jī)的參數(shù)如表1所示,電機(jī)的額定電流幅值設(shè)定為3A,數(shù)值計(jì)算結(jié)果如圖7所示。

        圖 7(a)中,ψpm1>ψpm2,且點(diǎn)(-ψpm1/Ls,0),(-ψpm2/Ls,0)均在電流極限圓外。圖中加粗線段為恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行線,較細(xì)線段為MTPA運(yùn)行線。由圖可知,隨磁化狀態(tài)的降低,恒轉(zhuǎn)矩區(qū)轉(zhuǎn)矩輸出能力下降,但弱磁速度可以得到顯著提高,如選擇在兩者運(yùn)行曲線交點(diǎn)A處對(duì)永磁體進(jìn)行弱磁,可以提高弱磁區(qū)的轉(zhuǎn)矩輸出能力,且拓寬升速范圍。

        表1 電機(jī)參數(shù)

        (a)(b)

        圖7 不同磁化狀態(tài)下電機(jī)的運(yùn)行區(qū)

        圖 7(b)中,電機(jī)運(yùn)行曲線對(duì)應(yīng)磁化狀態(tài)較低,點(diǎn)(-ψpm/Ls,0)均位于電流極限圓內(nèi),按曲線從高到低排列,電機(jī)的磁化狀態(tài)依次降低。圖中,加粗線段為恒轉(zhuǎn)矩曲線,較細(xì)線段為MTPA曲線,虛線為MTPV曲線。從圖中可以看出,在這種情況下,隨著永磁磁鏈的降低,電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出能力損失較大,采用傳統(tǒng)的弱磁策略時(shí)轉(zhuǎn)矩輸出能力較強(qiáng),無(wú)需對(duì)永磁體進(jìn)行弱磁。

        綜合以上兩種情況,記憶電機(jī)的運(yùn)行區(qū)域在為轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速平面上一簇曲線的集合,其運(yùn)行區(qū)域如圖 8(a)所示,若通過(guò)調(diào)磁,使電機(jī)運(yùn)行于這一簇曲線的包絡(luò)上,即可使電機(jī)獲得最大的運(yùn)行區(qū)域。在實(shí)際控制中,若使電機(jī)運(yùn)行在最大運(yùn)行區(qū)線上,需要頻繁的調(diào)磁,對(duì)轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)較大,影響電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能,也會(huì)帶來(lái)較大的調(diào)磁損耗。為了獲得運(yùn)行范圍和運(yùn)行性能的平衡,可以選擇若干固定的磁化狀態(tài),并計(jì)算出相應(yīng)的轉(zhuǎn)折速度,當(dāng)速度達(dá)到轉(zhuǎn)折速度時(shí)進(jìn)行調(diào)磁。圖 8(b)為采用這一方法所得運(yùn)行區(qū)和最大運(yùn)行區(qū)的比較。圖中加粗線段代表最大運(yùn)行區(qū)線,較細(xì)線段為采用固定的5個(gè)磁化狀態(tài)時(shí)電機(jī)的運(yùn)行區(qū)線,從圖中可以看出,兩者差異很小,運(yùn)行區(qū)十分接近。

        (a)運(yùn)行區(qū)域(b)運(yùn)行區(qū)和最大運(yùn)行區(qū)的比較

        圖8 記憶電機(jī)運(yùn)行區(qū)域

        根據(jù)上文的分析,使電機(jī)獲得最大運(yùn)行范圍的運(yùn)行策略如下:在低速區(qū)域,電機(jī)應(yīng)處于滿磁化狀態(tài),以得到最大的轉(zhuǎn)矩輸出;隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷升高,超過(guò)滿磁狀態(tài)所對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)折速度時(shí),電機(jī)進(jìn)入弱磁運(yùn)行狀態(tài);當(dāng)點(diǎn)(-ψpm/Ls,0)位于電流極限圓外時(shí),電機(jī)采用傳統(tǒng)弱磁策略,并在合適的速度進(jìn)行去磁,改變磁化狀態(tài),提升轉(zhuǎn)矩輸出和升速范圍,直到點(diǎn)(-ψpm/Ls,0)恰位于電流極限圓上;此后電機(jī)完全采用傳統(tǒng)弱磁策略進(jìn)行升速,不再繼續(xù)調(diào)磁。

        4 仿真分析

        根據(jù)上節(jié)提出的記憶電機(jī)運(yùn)行策略,在MATLAB/Simulink環(huán)境下搭建仿真模型進(jìn)行仿真,電機(jī)參數(shù)同表1所示。在此參數(shù)下,各磁化狀態(tài)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)折速度如表2所示。電機(jī)帶2N·m負(fù)載啟動(dòng),給定轉(zhuǎn)速2 000r/min;啟動(dòng)時(shí)電機(jī)處于滿磁化狀態(tài),永磁磁鏈幅值為0.08Wb;在1s時(shí)突降負(fù)載至1N·m并升速至3000r/min。在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)采用id=0的控制策略,在弱磁運(yùn)行過(guò)程中采用負(fù)id補(bǔ)償?shù)目刂撇呗訹14]。在運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)不同轉(zhuǎn)速進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)磁控制,并將仿真結(jié)果與不進(jìn)行調(diào)磁的傳統(tǒng)弱磁控制進(jìn)行比較。電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、dq電流曲線、以及施加調(diào)磁電流及磁鏈變化如圖9~圖12所示。

        表2 不同轉(zhuǎn)折速度與磁鏈對(duì)應(yīng)關(guān)系

        圖9 兩種情況下電機(jī)的轉(zhuǎn)速響應(yīng)圖10 兩種情況下電機(jī)轉(zhuǎn)矩相應(yīng)

        圖11 有調(diào)磁控制dq電流響應(yīng)圖12 調(diào)磁情況下調(diào)磁電流和磁鏈響應(yīng)

        結(jié)合圖 9、圖 10和圖 12可以看到,兩種情況下,電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩都基本能跟蹤給定轉(zhuǎn)矩。但在不進(jìn)行調(diào)磁的情況下,電機(jī)轉(zhuǎn)速受到限制,無(wú)法跟蹤給定轉(zhuǎn)矩;當(dāng)依據(jù)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)折速度調(diào)磁時(shí),電機(jī)可以跟蹤給定轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)速響應(yīng)平滑,電機(jī)的運(yùn)行范圍得到了很大的拓展。圖 10~圖 12顯示了在整個(gè)過(guò)程中的電流響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。在起動(dòng)階段,電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩大于給定轉(zhuǎn)矩2 N·m,使電機(jī)轉(zhuǎn)速快速上升,在此過(guò)程中,受d軸電壓限制,d軸電流無(wú)法跟蹤給定電流,因此需對(duì)d軸電流修正進(jìn)行必要的限幅;當(dāng)電機(jī)達(dá)到給定轉(zhuǎn)速后,輸出轉(zhuǎn)矩跟蹤給定轉(zhuǎn)矩,d軸電流可以跟蹤d軸給定;在0.5 s時(shí)進(jìn)行調(diào)磁,電流和轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)很小,dq軸電流可以很快跟蹤給定;在1 s時(shí)突降負(fù)載并升速,此時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩大于1 N·m以使電機(jī)升速;當(dāng)升速完成后電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩跟蹤給定轉(zhuǎn)矩。

        5 結(jié) 語(yǔ)

        本文簡(jiǎn)要介紹了FSMM的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和調(diào)磁原理,建立了兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。詳細(xì)分析了FSMM的運(yùn)行范圍,結(jié)合記憶電機(jī)的特性,提出了一種擴(kuò)展運(yùn)行范圍的調(diào)磁策略,將其與傳統(tǒng)的控制策略相結(jié)合可提高電機(jī)的弱磁帶載能力。在MATLAB/Simulink環(huán)境下搭建了電機(jī)控制系統(tǒng)仿真模型,并對(duì)提出的控制策略進(jìn)行仿真研究,驗(yàn)證了控制策略的可行性。

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        Research on Control Strategy of Flux-Switching Memory Machine

        ZHUANG Er-xing1, YANG Hui2

        (1.Wuxi Institue of Technology,Wuxi 214121,China; 2.Southeast University,Nanjing 210096,China)

        Memory machines (MMs) equipped with PMs having intrinsically low coercivity and high remanence were extensively investigated recently. They can achieve efficient online flux-adjustment by applying a temporary remagnetizing or demagnetizing current pulse to vary the magnetization state of PMs, thereby exhibiting advantageous feasibility for wide speed range operations. It briefly introduces the topology of a novel flux-switching MM (FSMM) to be controlled, and the corresponding mathematic model is derived. In order to obtain high output torque in constant torque region and wide speed range at the same time, a new control strategy which integrates conventional flux-weakening scheme with online magnetization control is proposed based on the detailed analysis of operation regions of the machine. A simulation model of the machine is built with the aid of MATLAB/Simulink to validate the effectiveness of the proposed control scheme.

        flux switching; memory machine; control strategy; simulation validation

        2016-04-05

        TM35

        A

        1004-7018(2016)10-0004-06

        壯而行(1989-),男,碩士,助教。

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