基于SVPWM調(diào)制的永磁同步電機(jī)開(kāi)環(huán)控制方法及系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供的基于SVPWM調(diào)制的永磁同步電機(jī)開(kāi)環(huán)控制方法及系統(tǒng)，對(duì)于每個(gè)給定的定子電源頻率通過(guò)查找定子電壓和定子電源頻率的二維向量表來(lái)查找給定的定子電源頻率對(duì)應(yīng)的定子電壓的幅值。該二維向量表是根據(jù)分段式壓頻比曲線(xiàn)預(yù)先設(shè)定的，即本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供的二維向量表中的定子電壓和定子電源頻率的比值不是一個(gè)常值，而且在不同的區(qū)間段是不同的。而現(xiàn)有技術(shù)中由于壓頻比是一個(gè)常值，所以當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，電機(jī)容易失步，導(dǎo)致系統(tǒng)過(guò)流。而本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供的方法中分段式的壓頻比可以保證電機(jī)適應(yīng)負(fù)載的變化，降低電機(jī)的損耗，提高效率。恒功率區(qū)，引入了相位補(bǔ)償控制，用調(diào)節(jié)后的相位實(shí)現(xiàn)弱磁可控，實(shí)現(xiàn)弱磁拓速。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及永磁同步電機(jī)控制
，特別涉及一種基于SVPWM調(diào)制的永磁同步電機(jī)開(kāi)環(huán)控制方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
永磁同步電機(jī)(PMSM,Permanet Magnet Synchronous Motor)傳動(dòng)系統(tǒng)是指以PMSM為控制對(duì)象，通過(guò)調(diào)頻調(diào)壓方式控制PMSM的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的一種新型傳動(dòng)系統(tǒng)。PMSM傳動(dòng)系統(tǒng)一般包括主回路、控制系統(tǒng)和PMSM。主回路主要包括直流母線(xiàn)、支撐電容，以及 由功率器件組成的逆變器；控制系統(tǒng)則是構(gòu)筑在DSP或CPU等硬件平臺(tái)上，運(yùn)用電機(jī)控制理論的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)通過(guò)控制主回路中的功率器件的通斷以調(diào)節(jié)作用于電機(jī)的交流電壓的幅值和頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的控制。現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)PMSM采用異步調(diào)制和開(kāi)環(huán)控制。首先介紹PWM調(diào)制，PWM調(diào)制希望輸出的波形為調(diào)制信號(hào)，接受調(diào)制的信號(hào)為載波信號(hào)。載波信號(hào)頻率和調(diào)制信號(hào)頻率之比為載波比N。載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不保持同步的調(diào)制方式稱(chēng)為異步調(diào)制。在異步調(diào)制方式中，通常保持載波頻率固定不變。開(kāi)環(huán)控制是一種時(shí)域內(nèi)的標(biāo)量控制，其基本原理是保持氣隙磁鏈幅值恒定。根據(jù)電機(jī)學(xué)原理，電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速是由電源頻率和電機(jī)極對(duì)數(shù)決定的，如公式(I)

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于SVPWM的永磁同步電機(jī)開(kāi)環(huán)控制方法，其特征在于，包括以下步驟：由分段式壓頻比曲線(xiàn)生成定子電壓us和定子電源頻率組成的二維向量表；由給定定子電源頻率fs通過(guò)查找所述二維向量表獲得給定定子電源頻率fs對(duì)應(yīng)的定子電壓us的幅值；由給定定子電源頻率fs計(jì)算定子電壓的相位α(k+1)＝α(k)+2πfsTs；其中，k+1表示當(dāng)前時(shí)刻，k表示上一時(shí)刻；初始時(shí)刻時(shí)α(k)為0；采集永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速和定子電流，計(jì)算定子電壓的反饋值將所述定子電壓的反饋值與給定的電壓極限值Usmax進(jìn)行比較，由比較結(jié)果進(jìn)行電壓同步PI調(diào)節(jié)，獲得調(diào)節(jié)的相位差Δα；由所述定子電壓的相位α和所述相位差Δα獲得調(diào)節(jié)后的相位α′，α′＝α？Δα；由uα=us·cos(α′(k+1))uβ=us·sin(α′(k+1))獲得SVPWM調(diào)制所需的uα，uβ；由uα，uβ進(jìn)行SVPWM調(diào)制，輸出PWM脈沖給逆變器。FDA0000069995830000011.tif,FDA0000069995830000012.tif...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于SVPWM的永磁同步電機(jī)開(kāi)環(huán)控制方法，其特征在于，包括以下步驟 由分段式壓頻比曲線(xiàn)生成定子電壓Us和定子電源頻率組成的二維向量表； 由給定定子電源頻率fs通過(guò)查找所述二維向量表獲得給定定子電源頻率fs對(duì)應(yīng)的定子電壓Us的幅值； 由給定定子電源頻率fs計(jì)算定子電壓的相位a (k+1) = a (k)+2JifsTs ;其中，k+1表示當(dāng)前時(shí)刻，k表示上一時(shí)刻；初始時(shí)刻時(shí)a (k)為O ; 采集永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速和定子電流，計(jì)算定子電壓的反饋值將所述定子電壓的反饋值<與給定的電壓極限值Usmax進(jìn)行比較，由比較結(jié)果進(jìn)行電壓同步PI調(diào)節(jié)，獲得調(diào)節(jié)的相位差Λ α ； 由所述定子電壓的相位α和所述相位差△ α獲得調(diào)節(jié)后的相位α '，a '=α - Δ α ； Ufy=U- cos(6ir \k +1))] 由.,，〃 im獲得SVPWM調(diào)制所需的ua，U0 ; Up=Us- sin(a \k + 1)) I 由ua，ue進(jìn)行SVPWM調(diào)制，輸出PWM脈沖給逆變器。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于SVPWM的永磁同步電機(jī)開(kāi)環(huán)控制方法，其特征在于，所述采集永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速和定子電流，計(jì)算定子電壓的反饋值<;具體通過(guò)以下公式計(jì)算 us = ^eLqIq)2 + (O)eLJd + WeWf)2 其中，id、iq分別為定子電流在d軸和q軸上的分量；id、iq為通過(guò)采集永磁同步電機(jī)的定子電流得到的；Ld、Lq分別為直軸同步電感和交軸同步電感，是已知量；Vf為電機(jī)磁鏈，是已知量；ωε為電機(jī)電角速度，ωε = ηρωΓ ;ηρ為電機(jī)極對(duì)數(shù)，為電機(jī)機(jī)械角速度，是通過(guò)采集永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速得到的。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于SVPWM的永磁同步電機(jī)開(kāi)環(huán)控制方法，其特征在于，所述由分段式壓頻比曲線(xiàn)生成定子電壓Us和定子電源頻率組成的二維向量表，具體為 所述給定定子電源頻率4在設(shè)定的低頻段以?xún)?nèi)時(shí)，定子電壓取值相同計(jì)算公式如下us =^d .R + HLq.iqf +(R.iq +Ld ■ +\0π·ψ )2 ； 所述給定定子電源頻率4在設(shè)定的中高頻段以?xún)?nèi)時(shí)，定子電壓的計(jì)算公式如下us = qf +、①?gòu)?+ 0)eWf)2 ； 其中，id、iq分別為定子電流在d軸和q軸上的分量；R為定子電阻；Vf為電機(jī)磁鏈，是已知量；Ld、Lq分別為直軸同步電感和交軸同步電感，是已知量；Vf為電機(jī)磁鏈，是已知量；為電機(jī)電角速度，= IipG^ ;ηρ為電機(jī)極對(duì)數(shù)，為電機(jī)機(jī)械角速度，是通過(guò)采集永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速得到的； id、i,應(yīng)用最大轉(zhuǎn)矩電流比原則獲得，具體通過(guò)以下方程組獲得 . Wf \ Wf I', .2 >-2(Lq—Ld) f_2(Lq-Ld)\、 TL=l.5np(x//fiq + (Ld -Lq)idiq) Υ是電機(jī)轉(zhuǎn)矩是已知量。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于SVPWM的永磁同步電機(jī)開(kāi)環(huán)控制方法，其特征在于，由ua,U0進(jìn)行SVPWM調(diào)制，具體為 當(dāng)所述給定定子電源頻率fs在設(shè)定的低頻段以?xún)?nèi)時(shí)，所述SVPWM采用異步調(diào)制； 當(dāng)所述給定定子電源頻率fs在設(shè)定的中高頻段以?xún)?nèi)時(shí)，所述SVPWM采用同步調(diào)制。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于SVPWM的永磁同步電機(jī)開(kāi)環(huán)控制方法，其特征在于， 所述低頻段指的是fs ( 5Hz ;所述中高頻段指的是fs > 5Hz。6.一種基于SVPWM的永磁同步電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括 ...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馮江華，劉可安，何亞屏，許峻峰，文宇良，張朝陽(yáng)，劉雄，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：株洲南車(chē)時(shí)代電氣股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：