[發明專利]一種交流電機全頻率段穩定運行的電機控制方法及電路

有效

• 申請號: 201710919725.4
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107565863B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 續丹;趙永佳;汪建林;牛含
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/14;H02P27/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李宏德

1.一種交流電機全頻率段穩定運行的電機控制方法，其特征在于，包括，

將根據設定頻率生成的給定電流Idref與采集交流電機電流生成的反饋電流Idfed進行偏差處理；

對得到的偏差進行PID控制生成初始給定直軸電壓；

根據交流電機的運轉方向對初始給定直軸電壓進行幅值限定得到給定直軸電壓Udref；

根據設定頻率得到對應的設定轉速，由設定轉速得到給定交軸電壓Uqref；

將給定直軸電壓Udref和給定交軸電壓Uqref進行合成，輸出交流電機控制電壓的值和角度；

根據交流電機的運轉方向來對電流PID控制器生成的初始給定直軸電壓進行變方向限幅，正轉時，限定到-n～0，反轉時，限定到0～n，n為額定電壓的25％～100％；

隨著頻率的升高，其給定電流Idref減小到零，通過電流PID控制和限幅后，能夠平滑限制給定直軸電壓Udref給定值為0，平滑切換到VF控制；

根據設定頻率即設定轉速，以及額定轉速生成給定電流Idref時，由如下生成公式得到，

其中，I_N為電機額定電流，ω_N為電機額定轉速，ω_r為電機當前設定電機轉速，ω＝60f/p，p為電機極對數；

將給定直軸電壓Udref和給定交軸電壓Uqref通過帕克反變換進行合成后經PWM調制，輸出交流電機控制電壓的值和角度；帕克反變換的公式如下，

其中，θ為設定轉速經積分轉化后的角度，U_αref和Uβref是α-β坐標系下的電壓，是PWM調制器的輸入值；U_dref和Uqref是d-q坐標系下的電壓。

2.根據權利要求1所述的一種交流電機全頻率段穩定運行的電機控制方法，其特征在于，采集交流電機電流后依次進行克拉克變換和帕克變換后生成反饋電流Idfed。

3.根據權利要求1所述的一種交流電機全頻率段穩定運行的電機控制方法，其特征在于，對得到的偏差進行電流PID控制時的公式如下，并進行抗飽和處理；

其中，K_p為比例參數，T_I為積分參數，T_d為微分參數，e(t)為偏差。

4.根據權利要求1所述的一種交流電機全頻率段穩定運行的電機控制方法，其特征在于，給定交軸電壓Uqref生成公式如下式，

其中，U_N為電機額定電壓，ω_N為電機額定轉速，ω_s為電機實際轉速。

5.一種交流電機全頻率段穩定運行的電機控制電路，其特征在于，包括，

用于根據設定頻率生成給定電流Idref的第一諧波函數發生器RFG1；

用于采集交流電機電流生成的反饋電流Idfed的采集單元；

用于對給定電流Idref和反饋電流Idfed偏差進行PID控制的電流PID控制器；

用于根據交流電機的運轉方向對PID控制得到的初始給定直軸電壓進行幅值限定的限幅器，得到給定直軸電壓Udref；

用于根據設定頻率得到對應的設定轉速的第二諧波函數發生器RFG2；

用于根據設定轉速得到給定交軸電壓Uqref的Uq生成器；

用于將給定直軸電壓Udref和給定交軸電壓Uqref進行合成的帕克反變換單元；

帕克反變換單元的輸出端經PWM調制器和逆變器連接交流電機控制端；

采集單元包括依次連接的電流采樣單元、克拉克變換單元和帕克變換單元；

第二諧波函數發生器RFG2輸出的設定轉速經積分器轉化為角度，與經測量得到的三相電流通過克拉克變換單元轉化為兩相電流i_α和i_β，一同提供給帕克變換單元，經帕克變換得到反饋電流Idfed；

第二諧波函數發生器RFG2輸出的設定轉速經積分器轉化為角度，提供給帕克反變換單元；

第二諧波函數發生器RFG2輸出的設定轉速經方向生成器確定交流電機的運轉方向提供給限幅器，電流PID控制器輸出的初始給定直軸電壓經限幅器得到給定直軸電壓Udref。