[發明專利]一種船舶軸帶無刷雙饋獨立發電系統的矢量控制器及控制方法

有效

• 申請號: 201610133331.1
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105703678B
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 劉宏達;申乃軍;龐宇;龍飛;程鵬;蘭海;周磊;曲圣越;張斌;范偉遠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H02P21/12
• 分類號: H02P21/12;H02P21/22;H02P9/48;H02P9/10;H02P101/35
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1.一種船舶軸帶無刷雙饋獨立發電系統的矢量控制方法，所述的船舶軸帶無刷雙饋獨立發電系統的矢量控制器，包括傳感器電路、信號調理電路、模數轉換電路、DSP系統、電機功率模塊、電源系統，傳感器電路能獲取無刷雙饋電機的轉速、功率繞組的電壓和電流信號、控制繞組的電流信號，信號調理電路主要通過運算放大器對接收到傳感器信號進行濾波與縮放處理后送入模數轉換電路進行數據轉換，模數轉換電路是以ADS8568芯片為核心的AD采集電路，芯片與DSP外部總線相連，DSP系統采用一片DSP芯片作為處理器，型號為TMS320C28346，DSP系統上留有通信接口，其中包括MAX232芯片構成的RS232通信接口、MAX485芯片構成的RS485接口、SN65HVD232D構成的CAN通信接口和RTL8019AS芯片構成的以太網通信接口，DSP系統根據功率繞組的電壓、電流信號、控制繞組的電流信號、轉子的速度與位置信號及期望的電壓與頻率值，通過控制算法，生成控制量，并經過PWM調制，將信號送至功率模塊，功率模塊包括功率驅動與保護電路及由功率器件組成的三相H橋逆變電路，電源系統包括以TPS54316芯片為核心處理器提供3.3V的IO工作電源，以TPS54312芯片為核心處理器提供1.2V內核工作電源，以TLV70218芯片為核心處理器提供1.8V時鐘電源，以TPS3307-18芯片來進行電壓監測和系統復位；其特征在于：

步驟1，系統上電初始化，通過自舉程序調用存儲在FLASH中的程序，調用結束后程序開始從主函數處開始運行，進入步驟2；

步驟2，外設初始化，開定時器中斷，開總中斷；

步驟3，判斷是否到達定時器下溢中斷，如果沒有到達，關閉總中斷，進行轉速w_r計算，計算完成后開啟總中斷，再次判斷是否達到下溢中斷，如果達到，執行下溢中斷程序；

步驟4，下溢中斷程序執行，啟動AD轉換，采集功率繞組的電壓電流及控制繞組的電流信號，然后將數字量轉換成實際電壓電流值；

步驟5，讀取給定電壓頻率f_P及當前轉子轉速w_r，然后將兩繞組電流進行d-q變換，其轉換矩陣為：

對于功率繞組的三相電流，其θ取功率繞組磁鏈的角度θ_p，對于控制繞組的三相電流，其θ取θ_p-(p_p+p_c)θ_r，其中θ_r為轉子的角度；

步驟6，進行轉子電流i_rd、計算，轉子d軸的當前值的計算公式為i_rd＝(l_psi_Pd-u_s/w_P)/l_pm，u_s為當前功率繞組電壓值，w_P為功率繞組電角頻率，l_ps、l_pm分別為功率繞組自感，功率繞組和轉子互感，r_r，l_r分別為轉子內阻和自感，l_cs、l_cm分別為控制繞組自感，控制繞組與轉子互感，w_s為轉差角頻率，i_Pd、i_Pq為功率繞組當前值，w_C為控制繞組電角頻率，轉子q軸指令值直接由公式求得；

步驟7，讀取給定電壓幅值，通過與當前電壓值做差得到電壓誤差，經過PI調節后輸出轉子d軸電流補償值與步驟4得到的d軸電流i_rd相加得到轉子電流d軸的指令值

步驟8，計算得到控制繞組的d軸和q軸電流的開環給定值，其公式為

步驟9，將控制繞組開環給定值與實測控制繞組的d軸和q軸值進行比較做差，通過兩個PI調節器加上相應的補償值獲得控制繞組電壓的指令值，其中控制繞組的電壓補償值計算根據兩公式得到；

步驟10，將控制繞組指令電壓經過標準帕克反變換得到兩項交流電壓，經過SVPWM模塊輸出相應PWM信號；

步驟11，下溢中斷程序返回繼續從步驟3開始執行。