[發明專利]一種帶功率因數校正的開關磁阻電機速度控制系統

有效

• 申請號: 202110597745.0
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113422551B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 孫曉東;金志佳;鄔江陵;陳龍;田翔;周衛琪
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02P21/12
• 分類號: H02P21/12;H02P21/00;H02P25/08;H02P27/08;H02P27/12
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本發明公開一種帶功率因數校正的開關磁阻電機速度控制系統，由三相交流電模塊、兩電平電壓源逆變器、導通脈沖修正模塊、帶過流保護的驅動控制模塊、無差拍預測直接功率控制系統、參考速度給定模塊以及不對稱SVPWM模塊組成，在考慮到電機性能和對外部速度控制干擾的情況下，采用可以修正導通脈沖的導通脈沖修正模塊，再結合帶過流保護的驅動控制模塊，提高功率因數和電能質量，通過不對稱SVPWM方法來合成期望電壓矢量，降低開關頻率，通過將兩電平電壓源逆變器與不對稱半橋變換器串連來減少系統的控制復雜性，同時利用無差拍預測直接功率控制，實現穩定且增強的直流母線電壓，通過雙向操縱兩電平電壓源逆變器中的能量流來確保快速的速度調節。

技術領域

本發明屬于電機控制應用技術領域，具體涉及一種開關磁阻電機速度控制系統，調節開關磁阻電機的速度。

背景技術

目前車用電機多為感應電機和永磁電機，對于感應電機，其調速性能較差，不易進行精準控制，對電機的控制系統要求較高；對于永磁電機，由于存在永磁材料，所以在高溫和高磁場環境下的穩定性難以保證。開關磁阻電機以其不需要稀土永磁，成本低，可靠性高和輸出直流電壓的優點，快速成為車用電機。由于開關磁阻電機以及其他車用負載都需要直流輸入，因此，對于發電機和交流電網產生的交流電都需要利用整流器進行整流，然而，傳統的二極管整流器往往會降低功率因數和電能質量，這就降低了能量轉換效率，甚至給用電設備帶來潛在威脅。針對這一問題，傳統方法是增加一個功率因數校正前端電路來提高功率因數，然而，在這種方法中，電流總諧波失真及電能質量仍不理想，且增加了系統的控制復雜性。

發明內容

本發明的目的是針對發電機和交流電網產生的交流電在進行整流時，降低了功率因數和電能質量這一缺陷，提供一種帶功率因數校正的兩電平電壓源逆變器供電開關磁阻電機的速度控制系統，該系統在提高功率因數和電能質量的同時，簡化了整個控制方案，可以實現穩定且增強的直流母線電壓，并通過雙向操縱兩電平電壓源逆變器中的能量流對速度進行快速調節。

本發明采用的技術方案如下步驟：本發明由三相交流電模塊、兩電平電壓源逆變器、導通脈沖修正模塊、帶過流保護的驅動控制模塊、無差拍預測直接功率控制系統、參考速度給定模塊以及不對稱SVPWM模塊組成，與包含有開關磁阻電機的開關磁阻電機系統相連接，三相交流電模塊輸出三相交流電壓e_a,e_b,e_c和電流i_a,i_b,i_c，三相交流電壓e_a,e_b,e_c輸入到兩電平電壓源逆變器，三相交流電壓e_a,e_b,e_c和電流i_a,i_b,i_c共同輸入到無差拍預測直接功率控制系統中，兩電平電壓源逆變器輸出直流母線電壓U_dc到開關磁阻電機系統中，開關磁阻電機系統的輸出是位置角θ、速度ω和相電流i_m，開關磁阻電機系統的輸出端分別連接導通脈沖修正模塊、帶過流保護的驅動控制模塊和無差拍預測直接功率控制系統的輸入端，速度ω分別輸入到導通脈沖修正模塊和無差拍預測直接功率控制系統中，位置角θ和相電流i_m共同輸入到帶過流保護的驅動控制模塊中，導通脈沖修正模塊的輸出端依次連接帶過流保護的驅動控制模塊和開關磁阻電機系統，導通脈沖修正模塊輸出的是修正后的導通脈沖θ’_on，θ’_off，修正后的導通脈沖θ’_on，θ’_off輸入到帶過流保護的驅動控制模塊中，帶過流保護的驅動控制模塊輸出開關驅動信號S_i到開關磁阻電機系統中；參考速度給定模塊輸出的參考速度ω*輸入到無差拍預測直接功率控制系統中，無差拍預測直接功率控制系統輸出的是電壓矢量u_α,u_β，無差拍預測直接功率控制系統的輸出端依次連接不對稱SVPWM模塊和兩電平電壓源逆變器，無差拍預測直接功率控制系統輸出的是電壓矢量u_α,u_β，電壓矢量u_α,u_β輸入到不對稱SVPWM模塊，不對稱SVPWM模塊輸出的是開關信號S_j，該開關信號S_j輸入到兩電平電壓源逆變器中。