变频空调驱动电机弱磁控制策略与实验验证

"本文主要探讨了变频空调驱动电机的弱磁控制技术，特别是针对内埋式永磁同步电机（IPMSM）的无速度传感器控制策略。文章深入阐述了弱磁控制的基本原理以及在实际应用中遇到的扩速难题，并提出了一种基于交轴电压的弱磁控制方法。通过龙贝格观测器来估算电机转速，利用交轴电压调节直轴电流，进而实现弱磁控制。通过Matlab软件进行了系统仿真验证，证明了所提算法的有效性。此外，还构建了基于STM32F103R8T6 ARM芯片的弱磁控制系统实验平台，实验结果显示，该控制算法能将1.5匹变频空调压缩机驱动电机的可控频率提升至120Hz。" 变频空调驱动电机的弱磁控制是空调系统中一个关键的技术环节，旨在提高电机的工作效率和运行范围。内埋式永磁同步电机（IPMSM）由于其高效、高功率密度等优点，被广泛应用在变频空调中。然而，电机在高速运行时，由于磁场削弱，导致电机的电磁转矩难以维持，这就是所谓的弱磁扩速难的问题。 弱磁控制的基本原理在于调整电机的磁链，使得在高转速下仍能保持足够的电磁转矩。文章中提出的方法是通过龙贝格观测器来实时估算电机的转速，这是一种基于状态观测的算法，能够有效地提供准确的速度信息，即使在没有机械速度传感器的情况下也能实现良好的速度控制。 基于交轴电压的弱磁控制策略是通过控制交轴电压来间接影响直轴电流，从而改变电机的磁链强度。期望的交轴电压与实际反馈的交轴电压之差作为弱磁电流误差信号，经过PI控制器的运算，可以得到所需的弱磁电流，以此实现电机在高转速下的弱磁控制。 Matlab软件的仿真验证了该算法的可行性，它能够模拟电机在各种工况下的运行情况，确保在理论设计和实际应用之间的一致性。实验平台的搭建则进一步证实了理论上的控制策略在实际硬件上的有效性和可靠性。采用STM32F103R8T6 ARM微控制器作为核心处理器，成功实现了弱磁控制系统的实时运行，提高了1.5匹变频空调压缩机驱动电机的运行频率上限。 总结来说，这篇论文详细介绍了弱磁控制技术在变频空调驱动电机中的应用，提出的基于交轴电压的弱磁控制策略结合无速度传感器的龙贝格观测器，为解决弱磁扩速难题提供了有效的解决方案。这种控制方法不仅提高了电机的运行效率，还扩大了其工作范围，对变频空调的性能优化具有重要意义。