[發明專利]一種用于高壓變頻器的矢量控制系統及其策略方法

在審

• 申請號: 201711054415.7
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107888122A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 杜超超;梁國陶;譚丹
• 申請（專利權）人: 廣東明陽龍源電力電子有限公司
• 主分類號: H02P21/24
• 分類號: H02P21/24;H02P21/34;H02P27/04
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 李旭亮

1.一種用于高壓變頻器的矢量控制系統，其特征在于:包括高壓變頻器、異步電動機以及控制器，所述高壓變頻器與異步電動機電性連接，所述控制器的信號輸入端分別與高壓變頻器的信號輸出端、異步電動機的信號輸入端電性連接以采集電流或電壓信號，所述控制器的信號輸出端與高壓變頻器的信號輸出端電性連接以對所述電流或電壓信號進行預勵磁控制、PI調節、電壓前饋以輸出高壓變頻器控制異步電動機啟動的脈寬調制信號。

2.根據權利要求1所述的一種用于高壓變頻器的矢量控制系統，其特征在于：所述控制器包括第一計算模塊、磁鏈觀測模塊、轉速辨識模塊、第二計算模塊、磁鏈外環、轉速外環、電流內環、第三計算模塊以及移相式SPWM脈寬調制模塊，所述第一計算模塊用于將高壓變頻器的輸出電壓e_a、e_b、e_c或輸出電流i_a、i_b、i_c進行等功率3s/2s變換至αβ坐標系，得到e_α、e_β、i_α、i_β作為反饋量以用于磁鏈觀測、轉速辨識，所述磁鏈觀測模塊用于將反饋量e_α、e_β、i_α、i_β進行計算并得出轉子磁鏈ψ_r、αβ坐標系中的磁鏈分量以及相位角θ，轉速辨識模塊用于將反饋量i_α、i_β以及磁鏈分量進行計算得出辨識轉速ω_r，所述磁鏈外環用于將給定磁鏈與轉子磁鏈ψ_r進行比較得出差值Δψ_r后進行PI調節得到勵磁電流給定量所述轉速外環用于將給定轉速與辨識轉速ω_r進行比較得出差值Δω_r后進行PI調節得到第一轉矩電流給定量第二計算模塊用于根據相位角θ將反饋量i_α、i_β進行2s/2r旋轉坐標系的變換，得到勵磁電流i_sd、轉矩電流i_sq，所述電流內環用于根據第一轉矩電流給定量i′_sq建立預勵磁以輸出第二轉矩電流給定量并將第二轉矩電流給定量與轉矩電流i_sq進行比較得出差值Δi_sd后進行PI調節輸出dq坐標系下的電壓分量同時將勵磁電流給定量與勵磁電流i_sd進行比較得出差值Δi_sq后進行PI調節輸出dq坐標系下的電壓分量第三計算模塊用于根據相位角θ將電壓分量進行等功率2r/3s的dq坐標系到abc坐標系的變換，得到三相調制波，所述移相式SPWM脈寬調制模塊用于將三相調制波與移相載波進行整合生成PWM開關信號以控制高壓變頻器工作。

3.根據權利要求2所述的一種用于高壓變頻器的矢量控制系統，其特征在于：所述磁鏈外環模塊包括第一PI調節器，所述第一PI調節器用于將給定磁鏈與轉子磁鏈ψ_r的差值Δψ_r進行PI調節得到勵磁電流給定量

4.根據權利要求2所述的一種用于高壓變頻器的矢量控制系統，其特征在于：所述轉速外環模塊包括第二PI調節器，所述第二PI調節器用于將給定轉速與辨識轉速ω_r的差值Δω_r進行PI調節得到第一轉矩電流給定量i′_sq。

5.根據權利要求2所述的一種用于高壓變頻器的矢量控制系統，其特征在于：所述電流內環模塊包括交流預勵磁控制模塊、第三PI調節器以及第四PI調節器，交流預勵磁控制模塊用于根據第一轉矩電流給定量i′_sq建立預勵磁以輸出第二轉矩電流給定量第四PI調節器用于將第二轉矩電流給定量與轉矩電流i_sq的差值Δi_sd進行PI調節輸出dq坐標系下的電壓分量第三PI調節器用于將勵磁電流給定量與勵磁電流i_sd的差值Δi_sq進行PI調節輸出dq坐標系下的電壓分量

6.一種應用所述權利要求1的高壓變頻器矢量控制系統的策略方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、用三相電壓傳感器采集高壓變頻器輸出電壓信號e_a、e_b、e_c，將輸出電壓信號e_a、e_b、e_c，通過第一計算模塊等功率3s/2s變換至αβ坐標系得到e_α、e_β作為磁鏈觀測、轉速辨識的反饋量；

S2、用三相電流傳感器采集高壓變頻器輸出電流信號i_a、i_b、i_c，將輸出電流信號i_a、i_b、i_c通過第一計算模塊等功率3s/2s變換至αβ坐標系得到i_α、i_β作為磁鏈觀測、轉速辨識的反饋量；

S3、將αβ坐標系中的反饋量e_α、e_β、i_α、i_β通過磁鏈觀測模塊中電壓電流混合型磁鏈觀測模型處理后得到轉子磁鏈ψ_r、αβ坐標系中的磁鏈分量以及相位角θ；

S4、以S3中的磁鏈分量和反饋量i_α、i_β，傳輸到轉速辨識模塊中并根據參考模型與可調模型的結果經自適應環節的調節得到辨識轉速ω_r；

S5、第一PI調節器將給定磁鏈與轉子磁鏈ψ_r的差值Δψ_r進行PI調節得到勵磁電流給定量第二PI調節器將給定轉速與辨識轉速ω_r的差值Δω_r進行PI調節得到第一轉矩電流給定量i′_sq；

S6、第二計算模塊根據相位角θ將反饋量i_α、i_β進行2s/2r旋轉坐標系的變換，得到勵磁電流i_sd、轉矩電流i_sq，交流預勵磁控制模塊根據第一轉矩電流給定量i′_sq建立預勵磁以輸出第二轉矩電流給定量第四PI調節器用于將第二轉矩電流給定量與轉矩電流i_sq的差值Δi_sd進行PI調節輸出dq坐標系下的電壓分量第三PI調節器用于將勵磁電流給定量與勵磁電流i_sd的差值Δi_sq進行PI調節輸出dq坐標系下的電壓分量

S7、第三計算模塊根據相位角θ將電壓分量進行等功率2r/3s的dq坐標系到abc坐標系的變換，得到A、B、C三相調制波，所述移相式SPWM脈寬調制模塊將三相調制波與移相載波進行整合生成PWM開關信號以控制高壓變頻器工作。