[發(fā)明專利]一種永磁同步電機帶速度重新投入的控制方法及控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710396012.4
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107196579B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李健;陶良駒;陳楓祥;肖力凡
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H02P27/06
• 分類號: H02P27/06;H02P25/024;H02P21/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;李智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于永磁同步電機控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種永磁同步電機帶速度重新投入的控制方法及控制裝置。

背景技術(shù)

永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高、轉(zhuǎn)矩大等特點。永磁同步電機傳動系統(tǒng)是以PMSM為對象，通過控制器和變頻器控制永磁同步電機的傳動系統(tǒng)。永磁同步電機傳動系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高動態(tài)性能、大范圍的調(diào)速及控制，因此廣泛應(yīng)用在各調(diào)速領(lǐng)域。

在牽引電機應(yīng)用領(lǐng)域，由于供電線路及區(qū)域等因素，軌道交通線路上常出現(xiàn)長短不等的無電區(qū)。

參見圖1，該圖為本專利應(yīng)用的軌道交通牽引電機傳動系統(tǒng)示意圖。軌道交通牽引電機傳動系統(tǒng)主要包括：控制器001、逆變器002、無電檢測單元003、永磁同步電機004以及直流母線005。其中控制器001通過各傳感器從永磁同步電機得到轉(zhuǎn)速電流等實時數(shù)據(jù)，并結(jié)合無電檢測單元003的指令信號發(fā)出脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation,PWM)信號給逆變器002，控制器001發(fā)出的PWM信號控制逆變器002內(nèi)的開關(guān)器件動作，使逆變器002輸出電壓供給永磁同步電機004。其中無電檢測單元003用于檢測當(dāng)前電網(wǎng)直流母線005上是否有電，發(fā)出脈沖封鎖信號以控制逆變器002得所有開關(guān)器件關(guān)斷。如果母線電壓有電時，則逆變器002正常工作，進(jìn)入閉環(huán)控制；如果母線不帶電，則強制關(guān)斷逆變器002的所有開關(guān)管。

區(qū)別于其他交流電機，永磁同步電機004采用永磁體勵磁，只要旋轉(zhuǎn)就有反電勢作用在電機端。其反電勢計算公式可簡化為E＝ω_eψ。其中ω_e為電機轉(zhuǎn)子電角速度，ψ為永磁體磁鏈。從公式中可以看出，永磁體磁鏈大小固定的情況下，反電勢隨著轉(zhuǎn)速升高而增大，還可能出現(xiàn)速度增大使反電勢高于母線電壓的情況。

帶速度重新投入是指列車在帶速運行過程中，無電檢測單元003解除脈沖封鎖使逆變器002重新投入，即逆變器002輸出電壓給永磁同步電機004。此時如果列車正處于無電區(qū)間，則電機端電壓表現(xiàn)為反電勢，所以永磁同步電機004的三相電流為零或通過逆變器002中的不可控整流部分整流到直流側(cè)。則當(dāng)列車再次進(jìn)入有電區(qū)間，控制器001中的比例積分調(diào)節(jié)器(PI Controller)輸入將變?yōu)橐粋€階躍信號，所以PI將在原有輸出上再疊加一個很大的分量，輸出一個極大的指令電壓值，導(dǎo)致在逆變器002與電機004之間形成大的電壓差，引起沖擊電流。

沖擊電流會帶來轉(zhuǎn)矩沖擊，可能導(dǎo)致機械故障；還會產(chǎn)生大量熱量，降低開關(guān)管可靠性，甚至燒壞定子繞組或開關(guān)管。為消除永磁同步電機帶速重投瞬間引起的沖擊電流，本發(fā)明提出一種新的控制算法，使永磁同步電機安全帶速投入。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上缺陷，本發(fā)明提供一種永磁同步電機帶速度重新投入的控制方法及控制裝置，旨在解決現(xiàn)有控制方法由于PI控制器飽和而失控導(dǎo)致在逆變器與永磁同步電機上形成大電壓差進(jìn)而對永磁同步電機和逆變器引入沖擊電流的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供一種永磁同步電機帶速度重新投入的控制方法，逆變器的交流端與永磁同步電機的電氣端連接，逆變器的直流端與電網(wǎng)母線連接，包括以下步驟：

S001當(dāng)檢測到電網(wǎng)母線有電壓時，通過第一控制信號控制逆變器交流端輸出與補償電壓的值相等的第一電壓；

S002通過第二控制信號控制逆變器交流端輸出與工作電壓的值相等的第二電壓；

S003通過閉環(huán)控制信號控制逆變器實現(xiàn)閉環(huán)控制；

補償電壓根據(jù)永磁同步電機電氣端電流和永磁同步電機反電勢獲得，工作電壓根據(jù)預(yù)設(shè)定子繞組電流獲得。

優(yōu)選地，步驟S001中當(dāng)永磁同步電機電氣端無電流時，根據(jù)公式U_qc＝ω_eψ獲得所述補償電壓的q軸分量，所述補償電壓的d軸分量為零；其中，ψ為永磁體磁鏈，ω_e為轉(zhuǎn)子電角速度。