[發明專利]間接轉矩控制籠型轉子無刷雙饋電機無功功率控制方法

無效

• 申請號: 201210241001.6
• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN102738812A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 趙榮理;王昕;路秀芬;許永順;張愛玲
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02P21/14
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 戎文華

1.一種間接轉矩控制籠型轉子無刷雙饋電機無功功率控制方法，包括轉速和轉矩的控制方法；其所述控制方法是按下列步驟進行：

建立無功功率和控制繞組磁鏈關系式（7）如下：

?（7）

式（7）中：Q為無功功率，ω_c=2πf_c為控制繞組頻率；L_hp=N_r*M_spr/2，L_hc=N_r*M_scr/2，N_r為籠型轉子嵌套單元數，?M_spr為功率繞組與轉子繞組每一個單元的互感幅值，?M_scr為控制繞組與轉子繞組每一個單元互感幅值；L_p、?L_c和L_r分別為功率繞組自感、控制繞組自感和轉子繞組自感；為控制繞組磁鏈矢量；是功率繞組電壓矢量；θ_up-θ_ψc為功率繞組電壓矢量與控制繞組磁鏈矢量的相角差；

構建間接轉矩控制籠型轉子無刷雙饋電機無功功率控制系統，實現無功功率的控制方法。

2.根據權利要求1所述的無功功率控制方法，其所述功率繞組電壓矢量、電機參數L_hp、L_hc、L_p、L_c和L_r是常數，通過控制繞組的磁鏈矢量控制無功功率Q?。

3.根據權利要求1所述的無功功率控制方法，其所述構建間接轉矩控制籠型轉子無刷雙饋電機無功功率控制系統是將無功功率的給定值Q^*與計算值Q經過無功PI調節器（19）輸出控制繞組磁鏈幅值的給定值；再將控制繞組磁鏈幅值給定和計算值經磁鏈PI調節器（12）輸出控制繞組磁鏈幅值增量k_s。

4.根據權利要求1、2或3所述的無功功率控制方法，其所述無功功率控制方法按下列步驟進行：

（1）建立無功功率和控制繞組磁鏈的關系式（7）如下：

?（7）

式（7）中：Q為無功功率，ω_c=2πf_c為控制繞組頻率；L_hp=N_r*M_spr/2，L_hc=N_r*M_scr/2，N_r為籠型轉子嵌套單元數，?M_spr為功率繞組與轉子繞組每一個單元的互感幅值，?M_scr為控制繞組與轉子繞組每一個單元互感幅值；L_p、?L_c和L_r分別為功率繞組自感、控制繞組自感和轉子繞組自感；為控制繞組磁鏈矢量；是功率繞組電壓矢量；θ_up-θ_ψc為功率繞組電壓矢量與控制繞組磁鏈矢量的相角差；

（2）根據上述步驟（1）中的式（7），?設置功率繞組電壓矢量、電機參數L_hp、L_hc、L_p、L_c和L_r是常數，由式（7）中得到通過控制控制繞組的磁鏈矢量來控制無功功率Q；

（3）根據上述步驟（2）中的控制繞組的磁鏈矢量和無功功率Q之間的關系，利用無功功率給定值Q^*與計算值Q經過無功PI調節器（19）輸出控制繞組磁鏈幅值的給定值；

（4）基于上述步驟（1）到（3）構建的間接轉矩控制的籠型轉子無刷雙饋電機無功功率控制系統，實現該控制方法的過程如下：

1）在三相靜止坐標系下分別觀測控制繞組、功率繞組電壓、電流的A相和B相分量u_ac、u_bc、u_ap、u_bp、i_ac、i_bc、i_ap和i_bp；對上述物理量通過3/2變換器（16）進行坐標變換，得到控制繞組和功率繞組各自αβ靜止坐標系下的電壓和電流u_αc、u_βc、u_αp、u_βp、i_αc、i_βc、i_αp和i_βp；

2）利用i_αp、i_βp、u_αp、u_βp通過無功功率計算（18）計算無功功率計算值Q；

3）利用u_αc、u_βc、u_αp、u_βp、i_αc、i_βc、i_αp和i_βp??通過電磁轉矩及功率繞組、控制繞組磁鏈計算（15）計算控制繞組磁鏈分量ψ_αc、ψ_βc和功率繞組磁鏈分量ψ_αp、ψ_βp，根據ψ_αc和ψ_βc計算控制繞組磁鏈幅值；

4）通過電磁轉矩及功率繞組、控制繞組磁鏈計算（15）分別在控制繞組和功率繞組各自的靜止坐標系下計算電磁轉矩，二者之和是總電磁轉矩；

5）通過控制繞組磁鏈靜態角計算（9）得到靜態角ΔXst，通過轉矩PI調節器（8）得到磁鏈動態角ΔX_d，二者之和即下一個采樣周期Tpwm內的控制繞組磁鏈變化角ΔX；

6）利用無功功率的給定值Q^*與計算值Q經過無功PI調節器（19）輸出控制繞組磁鏈幅值的給定值；

7）利用控制繞組磁鏈幅值給定和計算值經磁鏈PI調節器（12）輸出k_s；利用控制繞組磁鏈ψ_αc、ψ_βc及k_s和控制繞組磁鏈變化角ΔX通過控制繞組磁鏈增量Δψ_s計算（13）算出控制繞組磁鏈增量Δψ_αc、Δψ_βc；

8）利用控制繞組磁鏈增量Δψ_αc、Δψ_βc，通過控制繞組電壓u_αc、u_βc計算（14），計算出下一個周期T_pwm內所需的電壓矢量u_αc、u_βc；

9）SVPWM發生器（4）根據u_αc和u_βc生成調制信號，并通過逆變器（3）控制無刷雙饋電機（17）的控制繞組。