弱磁控制及其與磁極位置的關系分析

　　2 弱磁控制與磁極位置的關系分析

　　2.1 磁極的相關概念

　　轉子磁極(N極)的位置，稱為磁極位置。

　　轉子磁極(N極)與定子線圈α基準軸的夾角，稱為磁極角。

　　在αβ基準坐標系中，基于電機編碼器Z相脈沖ON上升沿時的轉子磁極位置的角度，稱為磁極碼。(磁極碼的定義基于不同的控制方式會有所差異)

　　2.2 弱磁控制與磁極位置的關系

　　電機磁極碼的正確與否，會直接影響控制系統對電機磁極位置的確認，從而影響弱磁控制的實際效果，因此，我們需要研究其相互關系，并加以利用。

　　由于工程應用現場的電機磁極碼自學習存在一定的誤差，這使得磁極碼將出現三種情況：

　　一是磁極碼反映的角度剛好正確，控制系統能正確認知電機磁極位置;

　　二是磁極碼反映的角度比電機實際磁極位置超前;

　　三是磁極碼反映的角度比電機實際磁極位置滯后;

　　下面將會對上述三種情況進行詳細的分析。

　　情況一：磁極碼反映的角度剛好正確。

　　從圖3可知，在dq坐標系中，電機相電流I_m1、I_m2、I_m3的幅值是相等的，圖3中的圓可認為是基于功率守恒(電機功率公式見式4)的電流等幅圓。I_d*與I_q*分別是電機d軸、q軸的電流指令給定值。I_m與I_d*、I_q*的關系如式5。I_q*完全等于力矩電流I_trq。

　　以11kw額定電流為25A的電機為例：

　　①當I_d1*=0時，I_q1*=25A額定值，此時電機的輸出力矩也是額定力矩;

　　②當I_d2*=-10A時，I_q2*≈23A，加入了I_d2*之后，為了使I_m2的幅值不變，則與I_q1*相比，I_q2*要變小。

　　③當I_d2*=-15A時，I_q2*=20A，加入了更大的I_d3*之后，為了使I_m3的幅值不變，則與I_q2*相比，I_q3*要變得更小。

　　另外，如果加入了I_d*之后，電機的負載力矩不變的話，I_q*則不能變小，則會導致I_m增大，從而導致輸出功率不守恒，電機過負荷運作。

　　情況二：磁極碼反映的角度比電機實際磁極位置超前。

　　如圖4所示，由于磁極碼不正確，此時的I_q*、I_d*與I_trq的關系如式6。