：本發(fā)明涉及一種變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)：
：變速風(fēng)機(jī)廣泛地用于美國市場(chǎng)上的HAVC(暖通空調(diào))，風(fēng)機(jī)葉輪通過變速永磁電機(jī)來轉(zhuǎn)動(dòng)，而永磁電機(jī)是由電子控制系統(tǒng)(即電機(jī)控制器)來驅(qū)動(dòng)的。圖1是目前的變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的方框圖，包括暖通空調(diào)產(chǎn)品控制器、電機(jī)控制器、永磁電機(jī)和風(fēng)機(jī)。輸入指令由暖通空調(diào)產(chǎn)品控制器給出，此控制通常是高級(jí)別產(chǎn)品控制板，處理整個(gè)產(chǎn)品的運(yùn)行，輸入指令包括電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)模式，例如恒定的力矩模式、或恒速模式，或恒風(fēng)量控制模式。電機(jī)控制器有一個(gè)微處理器，接收輸入指令，如何運(yùn)行電機(jī)，或是以力矩控制模式或是以速度控制模式，其至是其他先進(jìn)的流量控制方式。電機(jī)控制器還包括硬件變頻器和其他的傳感電路。變頻器生成基于對(duì)策的PWM(脈寬調(diào)制)波形，給定子的三相繞組加電。微處理器還通過傳感電路測(cè)量電機(jī)工作電流和電壓并接收反饋信息，從而發(fā)出準(zhǔn)確的控制指令控制電機(jī)運(yùn)行。目前的變速風(fēng)機(jī)都采用磁瓦表貼式轉(zhuǎn)子，圖2是典型的風(fēng)機(jī)負(fù)載應(yīng)用的力矩對(duì)速度的特性曲線，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，所需要的力矩始終增加。因此，在最高轉(zhuǎn)速時(shí)，就達(dá)到最大負(fù)載力矩，圖2中在最大轉(zhuǎn)速S1處工作點(diǎn)W1具有最大力矩T1。對(duì)于一個(gè)表面安裝永磁體的電機(jī)來講，工作點(diǎn)W1是電機(jī)處于變頻器飽和的臨界點(diǎn)，在W1點(diǎn)最高轉(zhuǎn)速處傳送最大力矩，在此處供給滿電壓。一般的電機(jī)廠在設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)，設(shè)計(jì)人員根據(jù)要求的額定力矩和轉(zhuǎn)速來設(shè)計(jì)電機(jī)，正如圖2的曲線的狀態(tài)，很少考慮通過優(yōu)化控制策略擴(kuò)展電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速和最大力矩，而且多數(shù)都帶有位置傳感器，導(dǎo)致耗費(fèi)材料多，產(chǎn)品成本偏高，能耗也高。美國專利US6885970公開了一種永磁同步電機(jī)的凸極轉(zhuǎn)子位置估算器和方法，采用無傳感器的矢量控制方式，但沒有披露利用凸極轉(zhuǎn)子的凸極性和高磁密結(jié)合控制策略來達(dá)到提高力矩密度降低產(chǎn)品成本的描述。美國專利US7245104(B2)公開了無位置傳感器的電機(jī)控制器，采用無傳感器的矢量控制方式，主要針對(duì)電流矢量來進(jìn)行控制，但沒有披露利用凸極轉(zhuǎn)子的凸極性和高磁密結(jié)合控制策略來達(dá)到提高力矩密度降低產(chǎn)品成本的描述。美國專利US6137258公開了無位置傳感器的感應(yīng)電機(jī)矢量控制器，采用無傳感器的矢量控制方式，主要針對(duì)感應(yīng)電機(jī)進(jìn)行控制，但沒有披露利用永磁凸極轉(zhuǎn)子控制降低產(chǎn)品成本的描述。美國專利US7525269公開了無位置傳感器的3相同步電機(jī)電機(jī)矢量控制器，只公開了電流力矩控制模式，沒有披露利用凸極轉(zhuǎn)子的凸極性和高磁密結(jié)合控制策略來達(dá)到提高力矩密度降低產(chǎn)品成本的描述，也沒有披露力矩電流控制模塊和直接定子磁通矢量控制模塊根據(jù)電機(jī)運(yùn)行狀況進(jìn)行切換，來提高效率，降低成本。美國專利US7898197公開了無位置傳感器的同步電機(jī)電機(jī)矢量控制器，沒有披露利用凸極轉(zhuǎn)子的凸極性和高磁密結(jié)合控制策略來達(dá)到提高力矩密度降低產(chǎn)品成本的描述，也沒有披露力矩電流控制模塊和直接定子磁通矢量控制模塊根據(jù)電機(jī)運(yùn)行狀況進(jìn)行切換，來提高效率，降低成本。美國專利US7816876公開了無位置傳感器的同步電機(jī)電機(jī)矢量控制器，沒有披露利用凸極轉(zhuǎn)子的凸極性和高磁密結(jié)合控制策略來達(dá)到提高力矩密度降低產(chǎn)品成本的描述，也沒有披露力矩電流控制模塊和直接定子磁通矢量控制模塊根據(jù)電機(jī)運(yùn)行狀況進(jìn)行切換，來提高效率，降低成本。美國專利US7511448公開了無位置傳感器的同步電機(jī)電機(jī)矢量控制器，解決實(shí)時(shí)檢測(cè)參數(shù)問題，沒有披露利用凸極轉(zhuǎn)子的凸極性和高磁密結(jié)合控制策略來達(dá)到提高力矩密度降低產(chǎn)品成本的描述，也沒有披露力矩電流控制模塊和直接定子磁通矢量控制模塊根據(jù)電機(jī)運(yùn)行狀況進(jìn)行切換，來提高效率，降低成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：本發(fā)明的目的是提供一種變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的控制方法，可以擴(kuò)充力矩及轉(zhuǎn)速容量，換個(gè)角度來講可以降低電機(jī)耗材小，成本低，控制優(yōu)化且能耗小。本發(fā)明的目的是通過以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。1、一種變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的控制方法，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括永磁電機(jī)和由永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)，所述的永磁電機(jī)包括定子組件、轉(zhuǎn)子組件和電機(jī)控制器，轉(zhuǎn)子組件是在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)嵌入磁鋼的凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子，電機(jī)控制器采用無位置傳感器的矢量控制方式，電機(jī)控制器包括微處理器、變頻器和檢測(cè)單元，檢測(cè)單元將相電流、相電壓及DC總線電壓輸入到微處理器，微處理器輸出信號(hào)控制變頻器，變頻器與定子組件的繞組連接，其特征在于：凸極永磁電機(jī)的輸出力矩Ttorque取決由永磁場(chǎng)和電流Iq產(chǎn)生力矩與磁阻力矩(Ld–Lq)·Id·Iq之和，微處理器里面算法控制程序利用磁阻力矩(Ld–Lq)·Id·Iq的貢獻(xiàn)來提高輸出力矩Ttorque，微處理器在弱磁控制下，利用提升力矩控制可以實(shí)現(xiàn)輸出力矩Ttorque擴(kuò)大，永磁電機(jī)工作點(diǎn)可從變頻器飽和的臨界點(diǎn)W1推進(jìn)到W2，輸出力矩Ttorque相當(dāng)于從T1上升到T2，運(yùn)行轉(zhuǎn)速S從S1上升到S2，其中T1和S1是變頻器飽和的臨界點(diǎn)W1對(duì)應(yīng)的力矩和轉(zhuǎn)速，T2和S2是提升后的變頻器飽和的臨界點(diǎn)W2對(duì)應(yīng)的力矩和轉(zhuǎn)速，其中其中Ld是d軸電感，Lq是q軸電感,Id是d軸電流,Iq是q軸電流。一種變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的控制方法，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括永磁電機(jī)和由永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)，所述的永磁電機(jī)包括定子組件、轉(zhuǎn)子組件和電機(jī)控制器，轉(zhuǎn)子組件是在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)嵌入磁鋼的凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子，電機(jī)控制器采用無位置傳感器的矢量控制方式，電機(jī)控制器包括微處理器、變頻器和檢測(cè)單元，檢測(cè)單元將相電流、相電壓及DC總線電壓輸入到微處理器，微處理器輸出信號(hào)控制變頻器，變頻器與定子組件的繞組連接，其特征在于：該方法包括如下步驟：1)將變頻器飽和的臨界速度S1輸入到微處理器；2)所述的微處理器設(shè)置有力矩電流控制模塊和直接定子磁通矢量控制模塊，微處理器檢測(cè)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行速度S是否大于臨界速度S1；3)若電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行速度S是不大于臨界速度S1，則利用力矩電流控制模塊控制電機(jī)運(yùn)行；4)若電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行速度S是大于臨界速度S1，則利用直接定子磁通矢量控制模塊控制電機(jī)運(yùn)行。上述所述的變頻器飽和的臨界速度S1并是通過實(shí)測(cè)手段檢測(cè)出來一種變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的控制方法，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括永磁電機(jī)和由永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)，所述的永磁電機(jī)包括定子組件、轉(zhuǎn)子組件和電機(jī)控制器，轉(zhuǎn)子組件是在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)嵌入磁鋼的凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子，電機(jī)控制器采用無位置傳感器的矢量控制方式，電機(jī)控制器包括微處理器、變頻器和檢測(cè)單元，檢測(cè)單元將相電流、相電壓及DC總線電壓輸入到微處理器，微處理器輸出信號(hào)控制變頻器，變頻器與定子組件的繞組連接，其特征在于：該方法包括如下步驟：1)將變頻器飽和的臨界力矩T1輸入到微處理器；2)所述的微處理器設(shè)置有力矩電流控制模塊和直接定子磁通矢量控制模塊，微處理器檢測(cè)電機(jī)的要求力矩T是否大于臨界力矩T1；3)若要求力矩T不大于臨界力矩T1，則利用力矩電流控制模塊控制電機(jī)運(yùn)行；4)若要求力矩T大于臨界力矩T1，則利用直接定子磁通矢量控制模塊控制電機(jī)運(yùn)行。上述所述的變頻器飽和的臨界力矩T1是通過實(shí)測(cè)手段檢測(cè)出來。一種變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的控制方法，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括永磁電機(jī)和由永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)，所述的永磁電機(jī)包括定子組件、轉(zhuǎn)子組件和電機(jī)控制器，轉(zhuǎn)子組件是在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)嵌入磁鋼的凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子，電機(jī)控制器采用無位置傳感器的矢量控制方式，電機(jī)控制器包括微處理器、變頻器和檢測(cè)單元，檢測(cè)單元將相電流、相電壓及DC總線電壓輸入到微處理器，微處理器輸出信號(hào)控制變頻器，變頻器與定子組件的繞組連接，微處理器設(shè)置力矩電流控制模塊、直接定子磁通矢量控制模塊和定子磁通觀測(cè)器，其特征在于：該方法包括如下步驟：步驟1)讀取需求力矩；步驟2)定子磁通觀測(cè)器輸出定子磁通、磁通角和負(fù)載角；步驟3)基于MTPA工作模式下計(jì)算參考磁通，所述的MTPA工作模式是按每安培最大力矩輸出的工作模式；步驟4)基于MTPV工作模式下計(jì)算限制磁通，所述的MTPV工作模式按每伏特最大力矩輸出的工作模式；步驟5)限制磁通是否大于參考磁通；步驟6)若限制磁通大于參考磁通，變頻器未飽和,根據(jù)力矩需求計(jì)算電壓Vq,在MTPA工作模式下計(jì)算電壓Vd；若限制磁通不大于參考磁通，根據(jù)力矩需求計(jì)算電壓Vq,在MTPV工作模式下計(jì)算電壓Vd；步驟7)將電壓Vd、Vq轉(zhuǎn)換成靜止坐標(biāo)下的電壓Vα、Vβ，再將靜止坐標(biāo)下的電壓Vα、Vβ變換成三相電壓Va、Vb、Vc，利用三相電壓Va、Vb、Vc進(jìn)行PWM調(diào)制。一種變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的控制方法，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括永磁電機(jī)和由永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)，所述的永磁電機(jī)包括定子組件、轉(zhuǎn)子組件和電機(jī)控制器，轉(zhuǎn)子組件是在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)嵌入磁鋼的凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子，電機(jī)控制器采用無位置傳感器的矢量控制方式，電機(jī)控制器包括微處理器、變頻器和檢測(cè)單元，檢測(cè)單元將相電流、相電壓及DC總線電壓輸入到微處理器，微處理器輸出信號(hào)控制變頻器，變頻器與定子組件的繞組連接，其特征在于：所述的微處理器設(shè)置有力矩電流控制模塊和直接定子磁通矢量控制模塊，微處理器檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)和工作條件來計(jì)算并判斷變頻器是否處于飽和狀態(tài)；若變頻器處于不飽和狀態(tài)，則利用力矩電流控制模塊控制電機(jī)運(yùn)行；若變頻器處于飽和狀態(tài)，則利用直接定子磁通矢量控制模塊控制電機(jī)運(yùn)行。上述所述的力矩電流控制模塊是按最大力矩每安培的MTPA工作模式運(yùn)行。上述所述的直接定子磁通矢量控制模塊是按每伏特最大力矩的MTPV工作模式運(yùn)行。上述所述的微處理器還設(shè)置定子磁通觀測(cè)器，定子磁通觀測(cè)器將估算的磁通、磁通角和負(fù)載角輸入到直接定子磁通矢量控制模塊。本發(fā)明的變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的控制方法，其有益效果如下：1)電機(jī)控制器的微處理器檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)和工作條件來計(jì)算并判斷變頻器是否處于飽和狀態(tài)；若變頻器處于不飽和狀態(tài)，則利用力矩電流控制模塊控制電機(jī)運(yùn)行；若變頻器處于飽和狀態(tài)，則利用直接定子磁通矢量控制模塊控制電機(jī)運(yùn)行；實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的控制策略，可以擴(kuò)充力矩及轉(zhuǎn)速容量，換個(gè)角度來講可以降低電機(jī)耗材小，成本低，控制優(yōu)化且能耗?。?)力矩電流控制模塊是按每安培最大力矩的MTPA工作模式運(yùn)行，直接定子磁通矢量控制模塊是按每伏特最大力矩的MTPV工作模式運(yùn)行，進(jìn)一步降低能耗，優(yōu)化控制。附圖說明：圖1是變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的方框圖。圖2是傳統(tǒng)的變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的力矩-轉(zhuǎn)速曲線圖。圖3是本發(fā)明風(fēng)機(jī)系統(tǒng)采用的永磁電機(jī)的示意圖；。圖4是本發(fā)明風(fēng)機(jī)系統(tǒng)采用的電機(jī)控制器的方框圖；圖5是本發(fā)明風(fēng)機(jī)系統(tǒng)采用永磁電機(jī)凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)圖；圖6是本發(fā)明風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的力矩-轉(zhuǎn)速曲線圖；圖7是本發(fā)明風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的電機(jī)控制器的微處理器的控制流程圖；圖8a本發(fā)明風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的一部分控制流程圖；圖8b本發(fā)明風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的另一部分控制流程圖；圖9是直接定子磁通矢量控制的坐標(biāo)系圖；圖10是直接力矩輸入的直接定子磁通矢量控制的方框圖；圖11是速度輸入的直接定子磁通矢量控制的方框圖；圖12是圖10中直接磁通矢量控制方塊的展開圖；圖13是圖10中定子磁通觀測(cè)器的的展開圖；圖14是直接定子磁通矢量控制參考磁通的產(chǎn)生流程圖；圖15是直接定子磁通矢量控制最大q軸電流的產(chǎn)生流程圖；圖16是本發(fā)明的控制方法的矢量控制參考圖；圖17是本發(fā)明風(fēng)機(jī)系統(tǒng)采用永磁電機(jī)凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子的尺寸標(biāo)注示意圖。具體實(shí)施方式：下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。實(shí)施例一：本發(fā)明的一種變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，包括永磁電機(jī)和由永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)輪，所述的永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖3、圖4、圖5所示，它包括定子組件、轉(zhuǎn)子組件2和電機(jī)控制器，定子組件包括定子鐵芯1和線圈繞組，定子鐵芯1設(shè)置齒12和槽11，線圈繞組繞在齒12上，轉(zhuǎn)子組件是凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子，電機(jī)控制器采用無位置傳感器的矢量控制方式，電機(jī)控制器包括微處理器、變頻器和檢測(cè)單元，檢測(cè)單元將相電流,DC總線電流及相電壓輸入到微處理器，微處理器輸出信號(hào)控制變頻器，變頻器與定子組件的繞組連接，所述的凸極轉(zhuǎn)子的凸極性Lq/Ld的范圍1.3—1.7，凸極轉(zhuǎn)子表面氣隙磁密的范圍在0.6特斯拉—0.8特斯拉，處理器通過驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào)控制變頻器，變頻器與定子組件的繞組連接。所述的凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子2包括轉(zhuǎn)子鐵芯21和永磁體22，轉(zhuǎn)子鐵芯21包括設(shè)置有中心軸孔的環(huán)形圈210和從環(huán)形圈210外側(cè)凸出的若干塊導(dǎo)磁塊211,在相鄰兩導(dǎo)磁塊211之間形成用于安裝永磁體22的徑向凹槽212，在徑向凹槽212的開口部的兩側(cè)導(dǎo)磁塊211上凸出擋鉤213，導(dǎo)磁塊211的外側(cè)面214的截面形狀是圓弧線，外側(cè)面214是以偏移中心軸孔的中心o一定距離H的點(diǎn)A為圓心。如圖17所示，外圍虛線6代表定子內(nèi)壁，內(nèi)圍虛線7代表轉(zhuǎn)子鐵芯21的外邊緣，外圍虛線6與內(nèi)圍虛線7之間徑向形成間隙，我們稱為氣隙L1,永磁體22也可以稱為磁鋼，磁鋼厚度用H標(biāo)示，氣隙L1與磁鋼厚度H的比值0.03-0.065可使所述的凸極轉(zhuǎn)子的凸極性Lq/Ld的范圍1.3—1.7，轉(zhuǎn)子鐵芯21的極弧長(zhǎng)度L2與磁鋼長(zhǎng)度L3的比值0.8-1.0,依靠?jī)善来盆F相同極性的那一面通過鐵芯形成聚磁效果,可使凸極轉(zhuǎn)子表面氣隙磁密的范圍在0.6-0.8特斯拉，改進(jìn)電機(jī)力矩密度，而且通過利用凸極結(jié)構(gòu)提高磁通密度來降低電機(jī)成本，磁鋼可以采用鐵氧體取代原來的釹鐵錋，進(jìn)一步減低成本，轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)為8極或者10極或者12極。對(duì)于凸極永磁電機(jī)來說，可以用來改進(jìn)電機(jī)力矩密度，也可以通過利用凸極來降低電機(jī)成本，或是利用專項(xiàng)控制對(duì)策來降低磁阻力矩。1)采用凸極永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，通過利用凸極電機(jī)的凸極性，氣隙與磁鋼厚度的比值范圍為0.03-0.065；可使所述的凸極轉(zhuǎn)子的凸極性Lq/Ld的范圍1.3—1.7，極弧長(zhǎng)度與磁鋼長(zhǎng)度的比值范圍為0.8-1.0，依靠?jī)善来盆F相同極性的那一面通過鐵芯形成聚磁效果,可使凸極轉(zhuǎn)子表面氣隙磁密的范圍在0.6-0.8特斯拉，改進(jìn)電機(jī)力矩密度，而且通過利用凸極結(jié)構(gòu)提高磁通密度來降低電機(jī)成本，磁鋼可以采用鐵氧體取代原來的釹鐵錋，進(jìn)一步減低成本；2)另外利用專項(xiàng)控制對(duì)策使輸出力矩可利用磁阻力矩的貢獻(xiàn)來提高，在弱磁控制下，利用提升力矩控制策略可以實(shí)現(xiàn)力矩及轉(zhuǎn)速容量，電機(jī)工作點(diǎn)可從點(diǎn)W1推進(jìn)到W2，相當(dāng)于從輸出力矩T從T1提升到T2，轉(zhuǎn)速S右S1提升到T2，提升電機(jī)性能，換個(gè)角度來說，節(jié)省電機(jī)的耗材，可以降低電機(jī)的成本，降低能耗。3)采用無轉(zhuǎn)子位置傳感器控制，可以進(jìn)一步降低產(chǎn)品成本。凸極永磁電機(jī)的輸出力矩取決Kf·Iq與(Ld–Lq)·Id·Iq之和，這個(gè)方程式，我們可以斷定力矩具有兩部分，第一部分是力矩，由永磁場(chǎng)和電流Iq產(chǎn)生；第二部分是由磁阻力矩產(chǎn)生，這是由凸極電感和兩個(gè)電流Iq和Id產(chǎn)生。Ttorque＝Kf·Iq+(Ld–Lq)·Id·Iq如圖6所示，本發(fā)明風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)置永磁電機(jī)力矩對(duì)轉(zhuǎn)速的特性曲線，傳統(tǒng)的控制策略是以基本轉(zhuǎn)速S1工作點(diǎn)W1而設(shè)計(jì)的，達(dá)到基本轉(zhuǎn)速S1變頻器處于飽和狀態(tài)，不能提供任何更多電流來產(chǎn)出更大的力矩。但因?yàn)檫@種電機(jī)是一臺(tái)內(nèi)置永磁電機(jī)，由于轉(zhuǎn)子是凸極的，輸出力矩可利用磁阻力矩的貢獻(xiàn)來提高，微處理器在磁通弱化控制下，利用提升力矩控制可以實(shí)現(xiàn)輸出力矩Ttorque擴(kuò)大，永磁電機(jī)工作點(diǎn)可從點(diǎn)W1推進(jìn)到W2，輸出力矩Ttorque相當(dāng)于從T1上升到T2，運(yùn)行轉(zhuǎn)速S從S1上升到S2。變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)采用凸極永磁電機(jī)來說，改進(jìn)了電機(jī)力矩密度，而且通過利用凸極性來降低電機(jī)成本，另外利用專項(xiàng)控制對(duì)策使輸出力矩可利用磁阻力矩的貢獻(xiàn)來提高，在弱磁控制下，利用提升力矩控制策略可以實(shí)現(xiàn)力矩及轉(zhuǎn)速容量，電機(jī)工作點(diǎn)可從點(diǎn)W1推進(jìn)到W2，相當(dāng)于從輸出力矩T從T1提升到T2，轉(zhuǎn)速S右S1提升到T2，提升電機(jī)性能，換個(gè)角度來說，節(jié)省電機(jī)的耗材，可以降低電機(jī)的成本，降低能耗，采用無轉(zhuǎn)子位置傳感器控制，可以進(jìn)一步降低產(chǎn)品成本。實(shí)施例二：如圖4、圖7所示，一種變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的控制方法，所述的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括永磁電機(jī)和由永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)，所述的永磁電機(jī)包括定子組件、轉(zhuǎn)子組件和電機(jī)控制器，轉(zhuǎn)子組件是在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)嵌入磁鋼的凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子，電機(jī)控制器采用無位置傳感器的矢量控制方式，電機(jī)控制器包括微處理器、變頻器和檢測(cè)單元，檢測(cè)單元將相電流、相電壓及DC總線電壓輸入到微處理器，微處理器輸出信號(hào)控制變頻器，變頻器與定子組件的繞組連接，電機(jī)的氣隙與磁鋼厚度的比值范圍為0.03-0.065，極弧長(zhǎng)度與磁鋼長(zhǎng)度的比值范圍為0.8-1.0，轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)為8極或者10極或者12極；所述的微處理器設(shè)置有力矩電流控制模塊和直接定子磁通矢量控制模塊，微處理器檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)和工作條件來計(jì)算并判斷變頻器是否處于飽和狀態(tài)；若變頻器處于不飽和狀態(tài)，則利用力矩電流控制模塊控制電機(jī)運(yùn)行；若變頻器處于飽和狀態(tài)，則利用直接定子磁通矢量控制模塊控制電機(jī)運(yùn)行。所述的力矩電流控制模塊是按每安培最大力矩的MTPA工作模式運(yùn)行。所述的直接定子磁通矢量控制模塊是按每伏特最大力矩的MTPV工作模式運(yùn)行。所述的微處理器還設(shè)置定子磁通觀測(cè)器，定子磁通觀測(cè)器將估算的磁通、磁通角和負(fù)載角輸入到直接定子磁通矢量控制模塊。實(shí)施例三：如圖6、圖7所示，一種變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的控制方法，所述的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括永磁電機(jī)和由永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)，所述的永磁電機(jī)包括定子組件、轉(zhuǎn)子組件和電機(jī)控制器，轉(zhuǎn)子組件是在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)嵌入磁鋼的凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子，電機(jī)控制器采用無位置傳感器的矢量控制方式，電機(jī)控制器包括微處理器、變頻器和檢測(cè)單元，檢測(cè)單元將相電流、相電壓及DC總線電壓輸入到微處理器，微處理器輸出信號(hào)控制變頻器，變頻器與定子組件的繞組連接，電機(jī)的氣隙與磁鋼厚度的比值范圍為0.03-0.065，極弧長(zhǎng)度與磁鋼長(zhǎng)度的比值范圍為0.8-1.0，轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)為8極或者10極或者12極，該方法包括如下步驟：1)通過實(shí)驗(yàn)手段，檢測(cè)變頻器飽和的臨界速度S1，并輸入到微處理器；2)所述的微處理器設(shè)置有力矩電流控制模塊和直接定子磁通矢量控制模塊，微處理器檢測(cè)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行速度S是否大于臨界速度S1；3)若電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行速度S是不大于臨界速度S1，則利用力矩電流控制模塊控制電機(jī)運(yùn)行；4)若電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行速度S是大于臨界速度S1，則利用直接定子磁通矢量控制模塊控制電機(jī)運(yùn)行。實(shí)施例四：如圖6、圖7所示，一種變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的控制方法，所述的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括永磁電機(jī)和由永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)，所述的永磁電機(jī)包括定子組件、轉(zhuǎn)子組件和電機(jī)控制器，轉(zhuǎn)子組件是在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)嵌入磁鋼的凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子，電機(jī)控制器采用無位置傳感器的矢量控制方式，電機(jī)控制器包括微處理器、變頻器和檢測(cè)單元，檢測(cè)單元將相電流、相電壓及DC總線電壓輸入到微處理器，微處理器輸出信號(hào)控制變頻器，變頻器與定子組件的繞組連接，電機(jī)的氣隙與磁鋼厚度的比值范圍為0.03-0.065，極弧長(zhǎng)度與磁鋼長(zhǎng)度的比值范圍為0.8-1.0，轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)為8極或者10極或者12極，該方法包括如下步驟：1)通過實(shí)驗(yàn)手段，檢測(cè)變頻器飽和的臨界力矩T1，并輸入到微處理器；2)所述的微處理器設(shè)置有力矩電流控制模塊和直接定子磁通矢量控制模塊，微處理器檢測(cè)電機(jī)的要求力矩T是否大于臨界力矩T1；3)若要求力矩T不大于臨界力矩T1，則利用力矩電流控制模塊控制電機(jī)運(yùn)行；4)若要求力矩T大于臨界力矩T1，則利用直接定子磁通矢量控制模塊控制電機(jī)運(yùn)行。實(shí)施例五：如圖8a、圖8b所示,一種變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的控制方法，所述的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括永磁電機(jī)和由永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)，所述的永磁電機(jī)包括定子組件、轉(zhuǎn)子組件和電機(jī)控制器，轉(zhuǎn)子組件是在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)嵌入磁鋼的凸極內(nèi)轉(zhuǎn)子，電機(jī)控制器采用無位置傳感器的矢量控制方式，電機(jī)控制器包括微處理器、變頻器和檢測(cè)單元，檢測(cè)單元將相電流、相電壓及DC總線電壓輸入到微處理器，微處理器輸出信號(hào)控制變頻器，變頻器與定子組件的繞組連接，電機(jī)的氣隙與磁鋼厚度的比值范圍為0.03-0.065，極弧長(zhǎng)度與磁鋼長(zhǎng)度的比值范圍為0.8-1.0，轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)為8極或者10極或者12極,微處理器設(shè)置力矩電流控制模塊、直接定子磁通矢量控制模塊和定子磁通觀測(cè)器，該方法包括如下步驟：步驟1)讀取需求力矩；步驟2)定子磁通觀測(cè)器輸出定子磁通、磁通角和負(fù)載角；步驟3)基于MTPA工作模式下計(jì)算參考磁通，所述的MTPA工作模式是按每安培最大力矩輸出的工作模式；步驟4)基于MTPV工作模式下計(jì)算限制磁通，所述的MTPV工作模式按每伏特最大力矩輸出的工作模式；步驟5)限制磁通是否大于參考磁通；步驟6)若限制磁通大于參考磁通，變頻器未飽和,根據(jù)力矩需求計(jì)算電壓Vq,在MTPA工作模式下計(jì)算電壓Vd；若限制磁通不大于參考磁通，根據(jù)力矩需求計(jì)算電壓Vq,在MTPV工作模式下計(jì)算電壓Vd；步驟7)將電壓Vd、Vq轉(zhuǎn)換成靜止坐標(biāo)下的電壓Vα、Vβ，再將靜止坐標(biāo)下的電壓Vα、Vβ變換成三相電壓Va、Vb、Vc，利用三相電壓Va、Vb、Vc進(jìn)行PWM調(diào)制。下面對(duì)力矩電流控制模塊、直接定子磁通矢量控制模塊、MTPA工作模式和MTPV工作模式作詳細(xì)說明：1)力矩電流控制模塊是風(fēng)機(jī)系統(tǒng)里面的永磁電機(jī)常用的控制方式，主要是根據(jù)外部要求的風(fēng)速或者力矩指令，轉(zhuǎn)化成需求的力矩，將力矩?fù)Q算成電機(jī)的實(shí)際工作電流，閉環(huán)控制電機(jī)在實(shí)際工作電流下工作；這種方式是變頻器沒有達(dá)到飽和的狀態(tài)下，控制是非常有效的；2)MTPA工作模式是對(duì)永磁同步電機(jī)的矢量控制過程中，為了達(dá)到最優(yōu)控制，一般要求最小的電流達(dá)到最大的輸出力矩，它使永磁同步電機(jī)的輸出同樣力矩時(shí)電流最小。這種方式在變頻器沒有達(dá)到飽和的狀態(tài)下，控制是非常有效，若變頻器達(dá)到飽和，這種MTPA控制方式就不在適用。MTPA在一些教科書和專利文獻(xiàn)和論文中都有敘述，可以網(wǎng)上參考廖勇發(fā)表的論文《車用永磁同步電機(jī)的改進(jìn)MTPA控制策略研究》。直接定子磁通矢量控制模塊的控制如下：如圖9所示，圖9定義了永磁同步電機(jī)矢量的參考坐標(biāo)，靜止坐標(biāo)α,β,轉(zhuǎn)子坐標(biāo)d,q，定子磁通坐標(biāo)ds,qs在靜止坐標(biāo)α,β下內(nèi)置永磁電機(jī)的電壓與力矩的關(guān)系如下：e:Rs是定子電阻，p是磁極對(duì)數(shù).電機(jī)的控制模式將通過磁通耦合電流，因此，轉(zhuǎn)化為電磁磁通控制，對(duì)于內(nèi)置永磁電機(jī)通常在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)d,q來表達(dá)數(shù)學(xué)式：λm是磁鏈如果是磁通未飽和狀態(tài)，上述公式可以簡(jiǎn)化為：Ld是電機(jī)d軸電感，Lq是電機(jī)q軸電感.如果轉(zhuǎn)子位置是θ,然后磁域在靜止坐標(biāo)α,β下，該公式表示為在定子磁通坐標(biāo)ds,qs，電壓模型和力矩關(guān)系如下：Te＝(3/2)·p·λ·iqs＝kT·iqs(7)ω轉(zhuǎn)子速度，δ是負(fù)載角從公式6知道,我們得到定子磁通矢量λ，d軸電壓被直接修正，而負(fù)載角和力矩能被q軸電壓控制公式7控制qs軸電流直接控制力矩。如圖10所示，它力矩控制模式磁通控制控制組合模塊圖，包括直接磁通矢量控制DFVC、定子磁通觀測(cè)器和死區(qū)時(shí)間補(bǔ)償模塊。經(jīng)由力矩增益導(dǎo)入力矩指令，作為要求的力矩基準(zhǔn)而重新調(diào)節(jié)。如圖11所示，它速度控制模式磁通控制組合的模塊圖包括直接磁通矢量控制DFVC、定子磁通觀測(cè)器和死區(qū)時(shí)間補(bǔ)償模塊。速度指令用作比例積分(PI)控制器的基準(zhǔn)，然后，速度環(huán)控制器生成力矩指令。圖12是整個(gè)直接磁通矢量控制DFVC方案的模塊圖，方案在定子磁通基準(zhǔn)構(gòu)架中實(shí)施，從磁通觀測(cè)器傳感的反饋信息和輸出量輸送給這個(gè)直接磁通矢量控制DFVC控制策略，力矩指令是作為控制參照變量，在方案內(nèi)有兩個(gè)控制環(huán)路，定子磁通環(huán)路和q-軸電流環(huán)路，比例積分控制器用于這兩個(gè)控制環(huán)路，這個(gè)直接磁通矢量控制DFVC方案的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)調(diào)節(jié)磁通和電流時(shí)，變頻器電壓、電流限制和負(fù)載角限制予以相關(guān)考慮。圖13是定子磁通觀測(cè)器的模塊圖，觀測(cè)器是關(guān)鍵實(shí)體，提供定子磁通值、定子磁通位置和負(fù)載角，來自這個(gè)定子磁通觀測(cè)器的輸出量是對(duì)直接磁通矢量控制DFVC的輸入量。自然，定子磁通觀測(cè)器是兩個(gè)不同模型的混雜體，基于變頻器是否飽和以兩種不同的情形適當(dāng)?shù)靥幚恚诘退贂r(shí)，以電流模式運(yùn)行，即根據(jù)輸入力矩只控制電流，便完成控制，也就是上面提到的力矩電流控制模塊；另一方面，在高速時(shí)以電壓模式工作，只控制電壓，也就是上面提到的直接定子磁通矢量控制模塊，交叉角頻率在低速與高速模式之間轉(zhuǎn)換模式狀態(tài)，可用觀測(cè)器增益(rad/s拉德/秒)來定義。圖14是磁通基準(zhǔn)生成的模塊圖，圖示說明低速M(fèi)TPA控制和提升力矩的弱磁控制，基準(zhǔn)磁通生成模塊基于變頻器飽和狀態(tài)或速度范圍提供基準(zhǔn)磁通，如圖6所示，在基本轉(zhuǎn)速W1之下時(shí)，基準(zhǔn)磁通由如下最佳控制方式給出，命名為最大力矩每安培MTPA方式。這種MTPA的生成使用指令力矩作為輸入，對(duì)于大多數(shù)內(nèi)置永磁電機(jī)來說，這種MTPA方式是非線性曲線，進(jìn)行特性測(cè)試可以得到此曲線，或有限元分析模擬這種曲線。然后，查表法較為有效地實(shí)施。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升時(shí)，電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)增大，變頻器開始飽和，這就使得電壓限制條件有效，同時(shí)MTPA條件不再有效。最高電壓取決于PWM脈寬調(diào)制策略以及瞬時(shí)DC鏈路電壓，電壓限制運(yùn)行通過限制定子磁通基準(zhǔn)值而得以實(shí)現(xiàn)，此基準(zhǔn)值來自弱磁限制模塊。按照這種方法，弱磁控制與MTPA控制之間轉(zhuǎn)換自動(dòng)執(zhí)行，這基于實(shí)際的有效的最高DC總線電壓和所需要的q-軸電流，如圖10所示，電壓限制作用猶如對(duì)磁通和電流控制器輸出。電壓限制根據(jù)如下公式：Vsmax依靠thePWM策略和即時(shí)的最高DC總線電壓Vdc.從公式8知道電壓約束的的操作是使定子磁通被約束如圖15所示，圖15是最大q-軸電流生成的模塊圖，圖示說明在提升力矩控制的MTPV---最大力矩每伏特-控制策略中，電流和負(fù)載角的限制。為了傳送所要求的力矩，q-軸電流從圖10中的力矩/電流生成模塊計(jì)算出來，然而，這一q-軸電流為最大變頻器電流所限制。電流限制器對(duì)于q-軸所要求電流的正負(fù)值是雙向的。q-軸電流被約束被最大的變頻器電流，qs軸最大參考電流被定義：ids是ds-軸定子電流在高速時(shí)力矩提高控制中，最佳控制策略是使可供利用的相電壓的有效性最大化，導(dǎo)致最小電流，為了實(shí)施這項(xiàng)策略，電機(jī)運(yùn)行或是開啟或是關(guān)閉最大負(fù)載角條件，稱之為最大力矩每伏特MTPV運(yùn)行，這一最大負(fù)載角通過利用負(fù)載角分析過程可以得到，包括模擬和加速實(shí)施評(píng)估測(cè)試。這一最大負(fù)載角的確立如同負(fù)載角限制那樣，確保電機(jī)穩(wěn)定性。如圖15所示，負(fù)載角限制是利用PI比例積分控制器來執(zhí)行的，降低最大許可電流。如圖16所示，在低速范圍,電機(jī)控制操作在MTPA工作模式下,標(biāo)示為曲線段(0,W1)，電流矢量ISW1,隨著速度增加，變頻器飽和,電機(jī)工作在MTPV模式的曲線,即線段(W1,W2),電流矢量ISW2達(dá)到最大力矩和轉(zhuǎn)速,控制非常高效和節(jié)約電能。電流矢量IWN是點(diǎn)W1到點(diǎn)W2的電流過度矢量，從圖中可以看過，路徑是非常短的，是高效的，節(jié)約過渡階段的能量損耗。圖9至圖16大部分內(nèi)容都是在一些教科書上查找到相應(yīng)資料，在此不在敘述。