[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

本發明提供一種交流電機全頻率段穩定運行的電機控制方法及電路，低速和高速控制切換平滑，拓寬了穩定范圍，調速范圍大，應用廣泛。其包括，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。

技術領域

本發明涉及交流電機的全頻率段控制，具體為一種交流電機全頻率段穩定運行的電機控制方法及電路。

背景技術

隨著社會的發展和技術進步，目前工業領域大量使用變頻器來控制電機運行，VF控制也叫恒壓頻比控制，它是按照電動機穩態關系進行控制的開環系統，是標量控制中的一種。由于沒有轉矩電流環控制以及是建立在穩態控制的基礎上，因此具有動態性能差，啟動性能差，磁場建立慢等缺點，但是由于其簡單，易用，受參數變化影響小，性能也能滿足一般的調速要求，因此應用最廣泛，深受廣大用戶青睞。

但是由于定子電阻和死區的影響，導致低速時VF帶載能力差，嚴重時運行不穩定。另外，無編碼器矢量控制，雖然低速負載能力強，但是受參數影響大，不穩定。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種交流電機全頻率段穩定運行的電機控制方法及電路，低速和高速控制切換平滑，拓寬了穩定范圍，調速范圍大，應用廣泛。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種交流電機全頻率段穩定運行的電機控制方法，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。

優選的，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％。

優選的，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。

優選的，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。

優選的，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。

優選的，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。