一种电机调速的控制方法及系统

摘要

本发明公开一种电机调速的控制方法及系统。该方法基于功率侧定子磁链定向，利用简化数学模型，建立了转速和无功功率外环、控制侧定子电流内环的双闭环级联结构，通过前馈控制抵消了电流交叉耦合项的影响，实现了无刷双馈感应电机的速度与无功功率的解耦控制。同时，本发明采用锁相环的设计思路，构造了功率侧定子磁链观测器来获取定子磁链幅值、频率和相角等信息，以便完成相关电量的坐标变换。采用本发明方法，对参数依赖性小，实现了电磁转矩与无功功率的解耦控制，不仅可以保证无刷双馈感应电机调速系统的静态性能，在负载、速度突变的情况下也能保证良好的动态响应性能，且该技术方案实现简单，计算量少，对参数的依赖性小。

主权项

一种电机调速的控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取静止坐标系下的所述电机功率侧定子绕组的三相电压u_pa、u_pb、u_pc和三相电流i_pa、i_pb、i_pc和所述电机控制侧定子绕组的三相电流i_ca、i_cb、i_cc；获取所述电机的转子速度n_r和转子位置角θ_r；将所述静止坐标系下的所述电机功率侧定子绕组的三相电压u_pa、u_pb、u_pc进行克拉克变换得到两相静止坐标系下的两相电压u_pα和u_pβ；将所述静止坐标系下的所述电机功率侧定子绕组的三相电流i_pa、i_pb、i_pc进行克拉克变换，得到两相静止坐标系下的两相电流i_pα和i_pβ；根据所述两相电压u_pα、u_pβ和所述两相电流i_pα、i_pβ，获取所述电机功率侧定子磁链幅值相角θ_p和频率ω_p；根据所述电机的转子位置角θ_r与所述相角θ_p，获取所述电机控制侧定子磁链角θ_c；以所述电机功率侧定子相角θ_p为定向角，建立两相坐标系；将所述电机功率侧定子绕组的三相电压u_pa、u_pb、u_pc进行克拉克和帕克坐标变换得到所述电机功率侧定子电压的d轴分量u_pd和q轴分量u_pq；以所述电机控制侧定子磁链角θ_c为变换角，将所述电机控制侧定子绕组的三相电流i_ca、i_cb、i_cc进行克拉克和帕克坐标变换得到所述电机控制侧定子电流的d轴分量i_cd和q轴分量i_cq；获取转速给定值n_r^*、所述电机功率侧无功功率给定值；获取所述电机功率侧无功功率实际测得值；根据所述转速给定值n_r^*、所述电机的转子速度n_r和由所述电机电磁转矩与所述电机控制侧定子电流的稳态关系表达式生成用于控制所述电机控制侧定子电流的q轴指令信号i_cq^*，其中T_e^*为电磁转矩，M_p为所述电机功率侧定子绕组与转子绕组的互感，M_c为所述电机控制侧定子绕组与转子绕组的互感，P_p为所述电机功率侧定子绕组的极对数，P_c为所述电机控制侧定子绕组的极对数，L_r为所述电机转子绕组的自感，L_p为所述电机功率侧定子绕组的自感，为所述电机功率侧定子磁链幅值；根据由所述电机无功功率与所述电机控制侧定子电流的稳态关系表达式得到的i_cd值、所述电机功率侧无功功率给定值与所述电机功率侧无功功率实际测得值，生成用于控制所述电机控制侧定子电流的d轴指令信号i_cd^*，其中Q_p^*为无功功率给定值，L_r为所述电机转子绕组的自感，u_pq为所述电机功率侧定子电压的q轴分量，L_p为所述电机功率侧定子绕组的自感，为所述电机功率侧定子磁链幅值，M_p为所述电机功率侧定子绕组与转子绕组的互感，M_c为所述电机控制侧定子绕组与转子绕组的互感；根据所述电机控制侧定子电流的q轴指令信号i_cq^*和所述电机控制侧定子电流的d轴指令信号i_cd^*分别获取所述两相坐标系下所述电机控制侧绕组定子电压的d轴电压分量u_cd^*和q轴电压分量u_cq^*；将所述u_cd^*和u_cq^*以所述电机控制侧定子磁链角θ_c为变换角进行帕克反变换和克拉克反变换，得到静止坐标系下所述电机控制侧变换器的三相调制电压信号，利用载波调制或空间矢量调制策略产生调制信号，通过驱动电路作用于所述电机控制侧变换器，将所述电机控制侧变换器的输出电压施加到所述电机控制侧定子绕组上。