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    一種高速電機電流源逆變器解耦控制方法及系統技術方案

    技術編號:36692403 閱讀:22 留言:0更新日期:2023-02-27 20:01
    本發明專利技術公開了一種高速電機電流源逆變器解耦控制方法及系統。本發明專利技術首先在高速電機轉速

    【技術實現步驟摘要】
    一種高速電機電流源逆變器解耦控制方法及系統


    [0001]本專利技術涉及電機控制技術,尤其涉及一種高速電機電流源逆變器解耦控制方法及系統。

    技術介紹

    [0002]在交流傳動系統中通常由傳統變頻器驅動,而傳統變頻器性能有限,難以滿足更高性能場合的電機驅動,尤其在高速電機驅動系統中,因此采用電流源逆變器可以很好地抑制輸出電流紋波大的問題,減小轉矩脈動,從而減小電機轉子損耗和電機發熱。但在電流源逆變器高速電機驅動系統中存在以下問題:一方面,系統的控制對象由一階變為二階,存在諧振問題,調節器參數難以設計,增加電機的控制難度;另一方面,在矢量控制系統中,坐標變換會使電容同樣發生交直軸間的耦合,尤其電機工作在在高轉速下耦合會進一步加劇,采用復矢量解耦可以解決高速電機在低速工況下的耦合問題,但在高速工況下會出現解耦失效系統失穩的現象。

    技術實現思路

    [0003]專利技術目的:本專利技術針對現有技術存在的問題,提供一種設計更簡單、穩定性更高的高速電機電流源逆變器解耦控制方法及系統。
    [0004]技術方案:本專利技術所述的高速電機電流源逆變器解耦控制方法包括:
    [0005](1)對電機轉子的位置信號進行采樣,經處理得到當前位置的位置信息和實時轉速,并將實時轉速和給定轉速的差值輸入轉速調節器,得到電機的交軸電流參考值;
    [0006](2)對電機定子的三相電流、電壓進行采樣,并根據當前位置信息對采樣信號進行坐標變換,得到電機的交、直軸電流反饋量和交、直軸電壓反饋量;
    [0007](3)將電機的交軸電流反饋量與交軸電流參考值的差值輸入電流調節器,得到交軸電壓參考值,將電機的直軸電流反饋量與零參考電流的差值輸入電流調節器,得到直軸電壓參考值。
    [0008](4)將電機的交、直軸電流反饋量分別乘以預設阻尼系數,并分別對交、直軸電壓參考值進行負反饋修正,得到基于定子電流反饋的有源阻尼修正交、直軸參考電壓;
    [0009](5)將交軸電壓反饋量與有源阻尼修正交軸參考電壓的差值輸入電壓調節器,得到濾波電容交軸電流參考值,將直軸電壓反饋量與有源阻尼修正直軸參考電壓的差值輸入電壓調節器,得到濾波電容直軸電流參考值;
    [0010](6)將濾波電容交、直軸電流參考值分別對應與電機的交、直軸電流反饋量相加得到逆變器的交、直軸電流參考值,并經過Park反變換得到調制逆變器所需電流的幅值與相位;
    [0011](7)根據調制逆變器所需電流的幅值和相位以及當前位置信息,結合空間矢量脈寬調制技術,得到開關信號,從而驅動調節逆變器電流幅值相位;
    [0012](8)重復步驟(1)至步驟(7),實現實時的逆變器電流幅值、相位調節跟蹤。
    [0013]進一步的,所述位置信號的采樣通過位置傳感器或位置估計算法實現。
    [0014]進一步的,步驟(4)具體包括:
    [0015](4
    ?
    1)將電機的交軸電流反饋量乘以預設阻尼系數,并與交軸電壓參考值相減,得到基于定子電流反饋的有源阻尼修正交軸參考電壓;
    [0016](4
    ?
    2)將電機的直軸電流反饋量乘以預設阻尼系數,并與直軸電壓參考值相減,得到基于定子電流反饋的有源阻尼修正直軸參考電壓。
    [0017]進一步的,所述電流調節器具體為具有復矢量積分調節的比例積分調節器中的一種,傳遞函數為:
    [0018]k
    p
    +k
    i
    /s+jk
    a
    /s
    [0019]式中,k
    p
    為比例增益系數、k
    i
    為積分增益系數、k
    a
    為復矢量解耦系數、j為復矢量單位,其中,電流調節器將交軸電流參考值和交軸電流反饋值的差值經過比例積分調節后輸出第一比例積分調節值,將直軸電流參考值和直軸電流反饋值的差值與復矢量解耦系數相乘后再經積分調節輸出交軸的復矢量解耦項,再將第一比例積分調節值和交軸的復矢量解耦項相加得到交軸電壓參考值,以及將直軸電流參考值和直軸電流反饋值的差值經過比例積分調節后輸出第二比例積分調節值,將交軸電流參考值和交軸電流反饋值的差值與復矢量解耦系數相乘后再經積分調節輸出直軸的復矢量解耦項,再將第二比例積分調節值和直軸的復矢量解耦項相加得到直軸電壓參考值。
    [0020]進一步的,所述位置信息具體為位置的角度信息。
    [0021]本專利技術所述的高速電機電流源逆變器解耦控制系統包括:
    [0022]位置采集模塊,用于對電機轉子的位置信號進行采樣和處理,得到當前位置的位置信息和實時轉速;
    [0023]轉速調節器,用于將實時轉速和給定轉速的差值進行調節,得到電機的交軸電流參考值;
    [0024]電流傳感器,用于對電機定子的三相電流進行采樣;
    [0025]電壓傳感器,用于對電機定子的三相電壓進行采樣;
    [0026]坐標變換矩陣,用于根據當前位置信息對電流傳感器采樣信號進行坐標變換,得到電機的交軸電流反饋量和直軸電流反饋量;還用于根據當前位置信息對電壓傳感器采樣信號進行坐標變換,得到電機的交軸電壓反饋量和直軸電壓反饋量;
    [0027]電流調節器,用于根據電機的交軸電流反饋量與交軸電流參考值的差值進行調節得到交軸電壓參考值,以及根據電機的直軸電流反饋量與零參考電流的差值進行調節得到直軸電壓參考值。
    [0028]阻尼修正模塊,用于將電機的交、直軸電流反饋量分別乘以預設阻尼系數,并分別對交、直軸電壓參考值進行負反饋修正,得到基于定子電流反饋的有源阻尼修正交、直軸參考電壓;
    [0029]電壓調節器,用于根據交軸電壓反饋量與有源阻尼修正交軸參考電壓的差值調節得到濾波電容交軸電流參考值,以及根據直軸電壓反饋量與有源阻尼修正直軸參考電壓的差值調節得到濾波電容直軸電流參考值;
    [0030]電流生成模塊,用于將濾波電容交、直軸電流參考值分別對應與電機的交、直軸電流反饋量相加得到逆變器的交、直軸電流參考值,并經過Park反變換得到調制逆變器所需
    電流的幅值與相位;
    [0031]空間矢量脈寬調制模塊,用于根據調制逆變器所需電流的幅值和相位以及當前位置信息,結合空間矢量脈寬調制技術,得到開關信號,從而驅動調節逆變器電流幅值相位。
    [0032]進一步的,所述位置采樣模塊具體為位置傳感器或采用位置估計算法實現的模塊。
    [0033]進一步的,所述阻尼修正模塊具體包括:
    [0034]阻尼相乘單元,用于將電機的交軸電流反饋量乘以預設阻尼系數,得到交軸反饋電壓,以及將電機的直軸電流反饋量乘以預設阻尼系數,得到直軸反饋電壓;
    [0035]加法器,用于將交軸電壓參考值與交軸反饋電壓相減,得到基于定子電流反饋的有源阻尼修正交軸參考電壓,以及將直軸電壓參考值與直軸反饋電壓相減,得到基于定子電流反饋的有源阻尼修正直軸參考電壓。
    [0036]進一步的,所述電流調節器具體為具有復矢量積分調節的比例積分調節器中的一種,傳遞函數為:
    [0037]k
    p<本文檔來自技高網
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    【技術保護點】

    【技術特征摘要】
    1.一種高速電機電流源逆變器解耦控制方法,其特征在于該方法包括:(1)對電機轉子的位置信號進行采樣,經處理得到當前位置的位置信息和實時轉速,并將實時轉速和給定轉速的差值輸入轉速調節器,得到電機的交軸電流參考值;(2)對電機定子的三相電流、電壓進行采樣,并根據當前位置信息對采樣信號進行坐標變換,得到電機的交、直軸電流反饋量和交、直軸電壓反饋量;(3)將電機的交軸電流反饋量與交軸電流參考值的差值、以及直軸電流反饋量與零參考電流的差值輸入電流調節器,得到交軸電壓參考值和直軸電壓參考值;(4)將電機的交、直軸電流反饋量分別乘以預設阻尼系數,并分別對交、直軸電壓參考值進行負反饋修正,得到基于定子電流反饋的有源阻尼修正交、直軸參考電壓;(5)將交軸電壓反饋量與有源阻尼修正交軸參考電壓的差值輸入電壓調節器,得到濾波電容交軸電流參考值,將直軸電壓反饋量與有源阻尼修正直軸參考電壓的差值輸入電壓調節器,得到濾波電容直軸電流參考值;(6)將濾波電容交、直軸電流參考值分別對應與電機的交、直軸電流反饋量相加得到逆變器的交、直軸電流參考值,并經過Park反變換得到調制逆變器所需電流的幅值與相位;(7)根據調制逆變器所需電流的幅值和相位以及當前位置信息,結合空間矢量脈寬調制技術,得到開關信號,從而驅動調節逆變器電流幅值相位;(8)重復步驟(1)至步驟(7),實現實時的逆變器電流幅值、相位調節跟蹤。2.根據權利要求1所述的高速電機電流源逆變器解耦控制方法,其特征在于:所述位置信號的采樣通過位置傳感器或位置估計算法實現。3.根據權利要求1所述的高速電機電流源逆變器解耦控制方法,其特征在于:步驟(4)具體包括:(4
    ?
    1)將電機的交軸電流反饋量乘以預設阻尼系數,并與交軸電壓參考值相減,得到基于定子電流反饋的有源阻尼修正交軸參考電壓;(4
    ?
    2)將電機的直軸電流反饋量乘以預設阻尼系數,并與直軸電壓參考值相減,得到基于定子電流反饋的有源阻尼修正直軸參考電壓。4.根據權利要求1所述的高速電機電流源逆變器解耦控制方法,其特征在于:所述電流調節器具體為具有復矢量積分調節的比例積分調節器中的一種,傳遞函數為:k
    p
    +k
    i
    /s+jk
    a
    /s式中,k
    p
    為比例增益系數、k
    i
    為積分增益系數、k
    a
    為復矢量解耦系數、j為復矢量單位;其中,電流調節器將交軸電流參考值和交軸電流反饋值的差值經過比例積分調節后輸出第一比例積分調節值,將直軸電流參考值和直軸電流反饋值的差值與復矢量解耦系數相乘后再經積分調節輸出交軸的復矢量解耦項,再將第一比例積分調節值和交軸的復矢量解耦項相加得到交軸電壓參考值,以及將直軸電流參考值和直軸電流反饋值的差值經過比例積分調節后輸出第二比例積分調節值,將交軸電流參考值和交軸電流反饋值的差值與復矢量解耦系數相乘后再經積分調節輸出直軸的復矢量解耦項,再將第二比例積分調節值和直軸的復矢量解耦項相加得到直軸電壓參考值。5.根據權利要求1所述的高速電機電流源逆變器解耦控制方法,其特征在于:所述位置信息具體為位置的角度信息。6.一種高速電機電流源逆變器解耦控制系統,其特征在于該系統包括:
    位置采集模塊,用于對電機轉子的位置信號進行采樣和處...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:王曉琳嚴廷雄
    申請(專利權)人:南京航空航天大學
    類型:發明
    國別省市:

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