[發(fā)明專利]一種異步電機矢量控制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010114306.1
• 申請日: 2010-02-11
• 公開（公告）號: CN101795109A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉忠舉;江偉;胡傳西;李瑞昌;宋飛;張偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團公司第七一二研究所
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/06
• 代理公司: 武漢凌達知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 宋國榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種異步電機矢量控制器，是一種交流調(diào)速設(shè)備，屬于電機控制 技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在異步電機矢量控制器的設(shè)計中，控制器的算法是其核心部分，在目前通 用的異步電機矢量控制算法中，對電機轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測十分重要，直接影響異步 電機控制效果和電機運行性能，轉(zhuǎn)子磁鏈觀測可以通過對定子磁鏈的幅值和相位 的觀測來間接實現(xiàn)，定子磁鏈的觀測方法主要有以下3種：

1)直接計算法，這種方法簡單、動態(tài)響應(yīng)快，但依賴的電機參數(shù)較多，且 為開環(huán)而無補償，容易導(dǎo)致計算結(jié)果隨電機運行工況變化而變得不準確；

2)基于各種觀測器的方法，當(dāng)估計系統(tǒng)狀態(tài)時，為使系統(tǒng)全局穩(wěn)定，不同 運行速度范圍的觀測器需要采取不同的增益矩陣.這種方法受電機參數(shù)的影響很 大，需要設(shè)置額外的在線狀態(tài)觀測器來實時估計電機參數(shù)，增加了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù) 雜性；

3)基于反電勢積分的方法，這種方法僅依賴電機定子電阻參數(shù)，實現(xiàn)非常簡 單，但低速性能不好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種使異步電機可靠精度 運行控制、改善反電勢積分初始值和直流偏移、同時也改善積分相位偏差問題、 改善異步電機磁鏈控制效果、提高定子磁鏈的觀測精度與電機在額定負載時的穩(wěn) 定性的異步電機矢量控制器。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種異步電機矢量控制器，它包括一個DSP控制板， 該DSP控制板采用了具有積分器的異步電機矢量控制算法，一個用于IO量和速 度信號測控的I/O板，一個用于PWM驅(qū)動和制動驅(qū)動的光纖板，一個用于直流 母線電壓和輸出電流信號測控的調(diào)理板；所述積分器在異步電機模型觀測模塊 中，由前饋部分和反饋部分兩部分組成，包括積分正交性檢測模塊，正交補償 PI調(diào)節(jié)模塊，笛卡爾坐標系到極坐標轉(zhuǎn)換模塊，極坐標系到笛卡爾坐標轉(zhuǎn)換模 塊，磁鏈幅值限幅模塊；

所述的積分正交性檢測模塊是一個通過計算反電勢與其積分后得到的α， β軸定子磁鏈分量的正交性誤差來進行檢測的檢測模塊；積分器中加入正交檢測 補償量為定子磁鏈幅值補償量，用于對定子磁鏈分量計算中產(chǎn)生的相位偏差進行 補償；所述的正交補償PI調(diào)節(jié)模塊是一個用于通過檢測計算得到的正交性誤差 進行PI調(diào)節(jié)得到定子磁鏈幅值補償值的模塊。

進一步的技術(shù)方案是：

所述的異步電機矢量控制器，其正交檢測補償量小于等于0.02倍定子磁 鏈幅值額定值。

所述的異步電機矢量控制器，其DSP控制板包括DSP數(shù)字信號處理器、保 存數(shù)據(jù)與故障信息的外擴的非易失性存儲器、監(jiān)控I/O板輸入的開關(guān)信號狀態(tài)并 通知DSP數(shù)字信號處理器及時處理的可編程邏輯器件、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、與可編程 邏輯控制器通訊的RS485串行通訊器件，還有(脈寬調(diào)制信號處理器。

所述的異步電機矢量控制器，其I/O板包括光電編碼器，輸入狀態(tài)信號檢 測器，以及輸出開關(guān)動作信號的隔離與電平轉(zhuǎn)換處理器件。

所述的異步電機矢量控制器，其光纖板包括控制回路與功率單元之間的光 纖聯(lián)接器件，以及控制單元上電和掉電過程的保護器件。

所述的異步電機矢量控制器，其DSP控制板、I/O板、光纖板、調(diào)理板的聯(lián) 接關(guān)系是：I/O板與DSP控制板中的可編程邏輯器件聯(lián)接，光纖板與DSP控制板 中的脈寬調(diào)制信號處理器輸出聯(lián)接，調(diào)理板與DSP控制板中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器聯(lián)接。

所述的異步電機矢量控制器，其調(diào)理板包括對輸出電流與直流母線電壓模 擬信號的隔離、濾波器件和電平轉(zhuǎn)換，同時具備電流電壓保護的器件。所述的異 步電機矢量控制器，其笛卡爾坐標系到極坐標轉(zhuǎn)換模塊是一個實現(xiàn)α，β軸定子 磁鏈到磁鏈幅值與和磁鏈角度轉(zhuǎn)換的模塊；所述的極坐標系到笛卡爾坐標轉(zhuǎn)換模 塊是一個實現(xiàn)定子磁鏈幅值與磁鏈角度到α，β軸定子磁鏈分量轉(zhuǎn)換的模塊；所 述的磁鏈幅值限幅模塊，是一個實現(xiàn)定子磁鏈幅值限幅，消除定子磁鏈積分偏移 與積分初始值影響的模塊。

本發(fā)明的技術(shù)效果是：改善了反電勢積分初始值和直流偏移，同時也改 善了積分相位偏差問題，還改善了異步電機磁鏈控制效果，提高定子磁鏈的觀 測精度與電機在額定負載時的穩(wěn)定性。本發(fā)明是在現(xiàn)有技術(shù)上做了相應(yīng)改進， 結(jié)構(gòu)比較簡單，沒有涉及異步電機的大量參數(shù)，易于實現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明控制器結(jié)構(gòu)原理框圖；