弱磁控制及其与磁极位置的关系分析

　　2 弱磁控制与磁极位置的关系分析

　　2.1 磁极的相关概念

　　转子磁极(N极)的位置，称为磁极位置。

　　转子磁极(N极)与定子线圈α基准轴的夹角，称为磁极角。

　　在αβ基准坐标系中，基于电机编码器Z相脉冲ON上升沿时的转子磁极位置的角度，称为磁极码。(磁极码的定义基于不同的控制方式会有所差异)

　　2.2 弱磁控制与磁极位置的关系

　　电机磁极码的正确与否，会直接影响控制系统对电机磁极位置的确认，从而影响弱磁控制的实际效果，因此，我们需要研究其相互关系，并加以利用。

　　由于工程应用现场的电机磁极码自学习存在一定的误差，这使得磁极码将出现三种情况：

　　一是磁极码反映的角度刚好正确，控制系统能正确认知电机磁极位置;

　　二是磁极码反映的角度比电机实际磁极位置超前;

　　三是磁极码反映的角度比电机实际磁极位置滞后;

　　下面将会对上述三种情况进行详细的分析。

　　情况一：磁极码反映的角度刚好正确。

　　从图3可知，在dq坐标系中，电机相电流I_m1、I_m2、I_m3的幅值是相等的，图3中的圆可认为是基于功率守恒(电机功率公式见式4)的电流等幅圆。I_d*与I_q*分别是电机d轴、q轴的电流指令给定值。I_m与I_d*、I_q*的关系如式5。I_q*完全等于力矩电流I_trq。

　　以11kw额定电流为25A的电机为例：

　　①当I_d1*=0时，I_q1*=25A额定值，此时电机的输出力矩也是额定力矩;

　　②当I_d2*=-10A时，I_q2*≈23A，加入了I_d2*之后，为了使I_m2的幅值不变，则与I_q1*相比，I_q2*要变小。

　　③当I_d2*=-15A时，I_q2*=20A，加入了更大的I_d3*之后，为了使I_m3的幅值不变，则与I_q2*相比，I_q3*要变得更小。

　　另外，如果加入了I_d*之后，电机的负载力矩不变的话，I_q*则不能变小，则会导致I_m增大，从而导致输出功率不守恒，电机过负荷运作。

　　情况二：磁极码反映的角度比电机实际磁极位置超前。

　　如图4所示，由于磁极码不正确，此时的I_q*、I_d*与I_trq的关系如式6。