[發明專利]一種無刷雙饋電機前饋電流控制系統、前饋電流控制器及其設計方法

在審

• 申請號: 201810538847.3
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108777558A
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 程明;許利通;魏新遲;文宏輝
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P6/00;H02P6/28
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 徐紅梅

1.一種無刷雙饋電機前饋電流控制系統，其特征在于：該控制系統包括電網(1)、無刷雙饋電機(2)、第一變換器(3)、第二變換器(4)、磁鏈計算模塊(5)、角度計算模塊(6)、角速度計算模塊(7)、光電編碼盤(8)、前饋電流控制器(9)、第三變換器、第四變換器(10)、SVPWM脈沖發生器(11)、控制繞組側功率變換器(12)以及直流側(13)；

其中，無刷雙饋電機的功率繞組和控制繞組分別連接到電網和功率變換器上，功率變換器另一端連接到直流側；第一變換器的輸入連接無刷雙饋電機的功率繞組，輸出連接前饋電流控制器；第二變換器的輸入連接無刷雙饋電機的功率繞組，輸出連接磁鏈計算模塊；磁鏈計算模塊的一個輸出連接前饋電流控制器，另一個輸出一路連接第一變換器，另一路連接角度計算模塊，第三路通過微分器連接角速度計算模塊；角速度計算模塊的輸出連接前饋電流控制器；光電編碼盤安裝在無刷雙饋電機轉子上，光電編碼盤的輸出一路通過微分器連接角速度計算模塊，另一路連接角度計算模塊，角度計算模塊的輸出分別與第三變換器和第四變換器的一個輸入相連；第三變換器的另一個輸入與無刷雙饋電機的控制繞組連接，其輸出與前饋電流控制器連接；前饋電流控制器的輸出與第四變換器連接，第四變換器的輸出與SVPWM脈沖發生器的輸入相連，SVPWM脈沖發生器的輸出與功率變換器的輸入相連。

2.根據權利要求1所述的一種無刷雙饋電機前饋電流控制系統，其特征在于：所述前饋電流控制器包括第一比較單元(21)、比例積分控制器(22)、第一前饋補償項(23)、第二前饋補償項(24)、第三前饋補償項(25)、第二比較單元(26)和第三比較單元(27)，其中，第一比較單元的輸入為控制繞組參考電流矢量i_cs^*和實際電流矢量i_cs，第一比較單元的輸出與比例積分控制器的輸入相連，比例積分控制器的輸出與第二比較單元的一個輸入相連，第三前饋補償項作為第二比較單元的另一個輸入，第二比較單元的輸出與第三比較單元的一個輸入相連，第一前饋補償項和第二前饋補償項作為第三比較單元的另外兩個輸入項，第三比較單元的輸出為控制繞組參考電壓矢量u_cs^*，功率繞組實際電流矢量i_ps作為第一前饋補償項的輸入，控制繞組實際電流矢量i_cs作為第二前饋補償項的輸入。

3.根據權利要求1所述的一種無刷雙饋電機前饋電流控制系統，其特征在于：所述磁鏈計算模塊采集功率繞組定子電壓在兩相靜止坐標系的數值u_pαs和u_pβs，并使用u_pαs和u_pβs計算功率繞組定子電壓的相角θ_u及幅值|u_s|：

根據功率繞組定子電壓和磁鏈的關系，計算功率繞組磁鏈的相角θ_p和幅值ψ_p：

其中，ω_p為功率繞組電量的角速度。

4.根據權利要求1所述的一種無刷雙饋電機前饋電流控制系統，其特征在于：所述角度計算模塊由光電編碼盤以及磁鏈計算模塊獲得的轉子位置角θ_m和功率繞組磁鏈相角θ_p，計算得到控制繞組電量的角度θ_c，它們之間關系為：

θ_c＝θ_p-(p_p+p_c)θ_m；

其中，p_p和p_c分別為功率電機和控制電機的極對數。