[發(fā)明專利]一種無刷雙饋電機前饋電流控制系統(tǒng)、前饋電流控制器及其設(shè)計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810538847.3
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108777558A
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程明;許利通;魏新遲;文宏輝
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 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(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 徐紅梅

本發(fā)明公開了一種無刷雙饋電機前饋電流控制系統(tǒng)、前饋電流控制器及其設(shè)計方法，控制系統(tǒng)包括電網(wǎng)、無刷雙饋電機、第一變換器、第二變換器、磁鏈計算模塊、角度計算模塊、角速度計算模塊、光電編碼盤、前饋電流控制器、第三變換器、第四變換器、SVPWM脈沖發(fā)生器、控制繞組側(cè)功率變換器以及直流側(cè)；本發(fā)明控制系統(tǒng)中前饋電流控制器控制結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，控制精度高，具有快速的電流動態(tài)響應(yīng)；該系統(tǒng)在充分考慮控制繞組完整電流回路特性基礎(chǔ)上，加入前饋補償，極大地提高了控制繞組定子電流的控制效果，可實現(xiàn)更好的穩(wěn)定性以及更快的動態(tài)性能；該控制系統(tǒng)穩(wěn)定性高，能夠有效擴大無刷雙饋電機穩(wěn)定運行范圍，在不同的運行速度下保持良好的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無刷雙饋電機控制系統(tǒng)，特別是涉及一種無刷雙饋電機前饋電流控制系統(tǒng)、前饋電流控制器及其設(shè)計方法。

背景技術(shù)

隨著電機制造技術(shù)的發(fā)展，一種性能更加優(yōu)良的交流電機——無刷雙饋電機在船舶發(fā)電、變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)等領(lǐng)域起到了越來越重要的作用。無刷雙饋電機可實現(xiàn)異步運行、同步運行以及雙饋運行。無刷雙饋電機性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單，同時控制所需的變頻器容量小，成本低，與廣泛使用的雙饋電機相比，沒有電刷和滑環(huán)，可靠性更高。但是仍存在著控制難度大、轉(zhuǎn)子損耗大等問題，還需要對無刷雙饋電機的控制性能等方面作出進一步的研究。

無刷雙饋電機的控制方法包括標(biāo)量控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。標(biāo)量控制是對功率繞組和控制繞組的定子電壓和頻率進行直接控制，進而改變電機運行狀態(tài)，由于只需要對電壓和頻率進行控制，控制算法相對簡單，但其抗干擾能力差；矢量控制主要通過電流環(huán)對無刷雙饋電機進行控制，現(xiàn)有的研究尚未考慮控制系統(tǒng)穩(wěn)定性及動態(tài)性的分析；直接轉(zhuǎn)矩控制需要測量電機的端電壓、電流以及轉(zhuǎn)速用以估計電機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，進而實現(xiàn)對電機控制，現(xiàn)有的控制方法缺乏對控制繞組電流回路特性的研究，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)性不佳。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出了一種無刷雙饋電機前饋電流控制系統(tǒng)、前饋電流控制器及其設(shè)計方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種無刷雙饋電機前饋電流控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括電網(wǎng)、無刷雙饋電機、第一變換器、第二變換器、磁鏈計算模塊、角度計算模塊、角速度計算模塊、光電編碼盤、前饋電流控制器、第三變換器、第四變換器、SVPWM脈沖發(fā)生器、控制繞組側(cè)功率變換器以及直流側(cè)；

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(wǎng)和功率變換器上，功率變換器另一端連接到直流側(cè)；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(zhuǎn)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(fā)生器的輸入相連，SVPWM脈沖發(fā)生器的輸出與功率變換器的輸入相連。