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电机高速为什么要弱磁控制?

更新时间:2023-12-27 点击量:244

永磁同步电机是我国新能源汽车动力装置的核心驱动装置,大家都知道在低速时永磁同步电机采用最大扭矩电流比控制,也就是给定一个扭矩,利用最小的合成电流来实现它,从而可以使得铜损最小。


那么在高速的时候,我们无法使用MTPA曲线进行控制,要使用MTPV也就是最大扭矩电压比来进行控制。也就是说在一定转速下,使得电机输出最大转矩。按照实际控制的思想,就是给定一个扭矩,通过调节iq和id实现最大转速,那么电压体现在哪里呢?因为这时候是最大转速,电压极限圆是一定的,只有在这个极限圆上找到最大功率点,才能找到最大扭矩点,思路和MTPA不一样。

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一般是到了转折速度(也称为是基速)开始弱磁,也就是下图的A1点。因此到这个点反向电动势会比较大,这时候如果不弱磁的话,假设强制推车拉高转速,这样就会迫使iq为负向,无法输出正向扭矩,被迫进入发电工况,当然在这个图上是无法找到这个点的,因此椭圆在缩小了,无法停留在A1点,只能顺着椭圆减小iq,增大id,这样越来越靠近A2点。

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为什么发电也要弱磁呢?高速下发电时不应该利用强磁产生比较大的iq吗?这是不行的,因为高速下如果不弱磁,反向电动势+变压器电动势+阻抗电动势可能会非常大,远远超过电源电压,产生可怕的后果,这种情况是SPO不可控整流发电!因此在高速发电下也必须进行弱磁,这样产生的逆变电压是可控的。


我们可以来分析一下,假设在高速工况点B2开始制动也就是回馈制动,转速越来越低,那么越来越不需要弱磁,最终到达B1点,这时候iq和id就可以一直恒定,但是随着转速的降低,反向电动势产生的负iq会越来越不足,这时候就需要电源补偿,进入能耗制动。

刚开始学习电机时,容易被驱动和发电两种情况绕晕,其实我们应当先把MTPA和MTPV两个圆先刻绘到大脑中,并且要认识到这时候的iq和id是绝对的,是通过考虑到反向电动势得到的iq和id。


那么至于iq和id更多的是电源来产生,还是反向电动势来产生,这就是要靠逆变器来实现调节,而iq和id也是有限制的,调节也不能超出两个圆,超出电流极限圆,IGBT就会损坏;超出电压极限圆,电源就要被损坏。


在调节的过程中,目标的iq和id 、 实际的iq和id是关键所在,因此工程上都采用标定的方法,在不同的转速和目标扭矩下标定合适的iq的id的分配比例,从而实现最佳的效率。可见绕了一圈下来,最终还是要看工程标定。



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