[發(fā)明專利]感應(yīng)電機直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)能變頻器及構(gòu)造法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210378888.3
• 申請日: 2012-10-09
• 公開（公告）號: CN102882466A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張興華
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02P23/14
• 分類號: H02P23/14
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水;陳勤

1.一種感應(yīng)電機直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)能變頻器，其特征是根據(jù)定子磁場定向d-q坐標系中的感應(yīng)電機近似等效電路模型，得到感應(yīng)電機的定子銅損耗???????????????????????????????????????????????為

?????????????(1)

鐵芯損耗

??????????????????????(2)

轉(zhuǎn)子銅損耗為

?????????????????????(3)

總損耗為

????????(4)

其中和分別為定子電流的d,q分量，為轉(zhuǎn)子電角速度，，，分別為定、轉(zhuǎn)子電阻及鐵損等效電阻；為互感；，，，為d、q軸的定、轉(zhuǎn)子電流分量；，，，分別為d、q軸鐵損等效電流和勵磁電流，，，，；

電磁轉(zhuǎn)矩為

?????????????????????????????(5)

可得電機總損耗

???????????(6)

其中；

令，得電機功率損耗極小時的條件為

????????????????(7)

據(jù)此來構(gòu)造定子磁鏈計算模塊，將該定子磁鏈計算模塊置入直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，組成感應(yīng)電機節(jié)能變頻控制器，感應(yīng)電機節(jié)能變頻控制器與功率變換器共同組成感應(yīng)電機節(jié)能變頻器；其中感應(yīng)電機節(jié)能變頻控制器中的開關(guān)邏輯表輸出的控制逆變器開關(guān)信號（）接入功率變換器中的三相IGBT逆變器中的開關(guān)信號（）的輸入端。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種感應(yīng)電機直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)能變頻器，其特征是所述的功率變換器由整流器、濾波電容器、霍爾電壓傳感器、三相IGBT逆變器、A霍爾電流傳感器，B霍爾電流傳感器構(gòu)成；其中整流器的第一信號輸出端與三相IGBT逆變器的第一信號輸入端相接，整流器的第二信號輸出端與霍爾電壓傳感器的第一信號輸入端相接，霍爾電壓傳感器的第一信號輸出端與三相IGBT逆變器的第二信號輸入端相接，所述的整流器的第一信號輸出端通過濾波電容器與整流器的第二信號輸出端相接，霍爾電壓傳感器的第二信號輸出端輸出直流母線電壓（），三相IGBT逆變器的第一信號輸出端與A霍爾電流傳感器的信號輸入端相接，三相IGBT逆變器的第二信號輸出端與B霍爾電流傳感器的信號輸入端相接，三相IGBT逆變器的第三信號輸出端、A霍爾電流傳感器的第一信號輸出端、B霍爾電流傳感器的第一信號輸出端輸出三相變頻交流電源（），所述的A霍爾電流傳感器的輸出為相電流（），B霍爾電流傳感器的輸出為相電流（）；所述的整流器的輸入有三相工頻交流電源（），逆變器的輸入為逆變器開關(guān)信號（）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種感應(yīng)電機直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)能變頻器，其特征是所述的感應(yīng)電機負載系統(tǒng)，由感應(yīng)電機、負載、光電編碼器共同構(gòu)成，其中感應(yīng)電機的輸入為三相變頻交流電壓（），光電編碼器的輸出為轉(zhuǎn)子位置信號（）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種感應(yīng)電機直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)能變頻器，其特征是所述的感應(yīng)電機節(jié)能變頻控制器，由定子相電壓計算模塊、Clarke變換、轉(zhuǎn)矩與定子磁鏈估計器、開關(guān)邏輯表、轉(zhuǎn)矩滯環(huán)比較器、定子磁鏈滯環(huán)比較器、Park變換、轉(zhuǎn)速控制器、定子磁鏈計算模塊和轉(zhuǎn)速計算模塊共同構(gòu)成；其中定子相電壓計算模塊的輸入是逆變器開關(guān)信號（）和直流母線電壓（），輸出是定子相電壓（）；Clarke變換模塊的輸入是定子相電壓（）和定子相電流（），輸出是定子電壓的在靜止坐標系中的分量（）和定子電流的在靜止坐標系中的分量（）；磁鏈與轉(zhuǎn)矩估計器的輸入是Clarke變換模塊的四個輸出，輸出是定子磁鏈估計值（）、磁鏈角估計值（）和轉(zhuǎn)矩估計值（）；開關(guān)邏輯表的輸入為轉(zhuǎn)矩狀態(tài)信號（），磁鏈狀態(tài)信號（）和磁鏈位置信號（），輸出為控制逆變器的開關(guān)信號（）；轉(zhuǎn)矩滯環(huán)比較器的輸入是轉(zhuǎn)矩誤差信號（），輸出是轉(zhuǎn)矩狀態(tài)信號（）；磁鏈滯環(huán)比較器的輸入是磁鏈誤差信號（），輸出是磁鏈狀態(tài)信號（）；轉(zhuǎn)速控制器的輸入是轉(zhuǎn)速誤差信號（），輸出是轉(zhuǎn)矩參考值（）；Park變換模塊的輸入是Clarke變換的第三和第四個輸出和，輸出是定子相電流的d,q分量和；定子磁鏈計算模塊由功率損耗計算模塊、磁鏈調(diào)節(jié)器共同組成，其中功率損耗計算模塊的輸入是Park變換的輸出，和轉(zhuǎn)速，輸出是對應(yīng)于d軸電流分量的電機損耗和對應(yīng)于q軸電流分量的電機損耗，磁鏈調(diào)節(jié)器的輸入是d軸電流分量的電機損耗與q軸電流分量的電機損耗的差值（），輸出是定子磁鏈（）。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種感應(yīng)電機直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)能變頻器，其特征是所述的感應(yīng)電機節(jié)能變頻器和感應(yīng)電機負載系統(tǒng)共同構(gòu)成感應(yīng)電機節(jié)能變頻調(diào)速系統(tǒng)，其中感應(yīng)電機節(jié)能變頻器中的三相IGBT逆變器的第三信號輸出端、A霍爾電流傳感器的第一信號輸出端、B霍爾電流傳感器的第一信號輸出端輸出的三相變頻交流電源（）接入感應(yīng)電機負載系統(tǒng)中的感應(yīng)電機的三相變頻交流電源（）的輸入端，感應(yīng)電機、負載與光電編碼器通過機械裝置剛性連接，光電編碼器的信號輸出端與轉(zhuǎn)速計算模塊的信號輸入端相連。