基于DTC算法的高压变频器的控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于DTC算法的高压变频器的控制系统及方法，方法包括：S₁、获取高压变频器输出的三相输出电压及电流，计算电机的定子磁链；S₂、根据电机的定子磁链及定子电流计算电磁转矩；S₃、对电机的速度给定及速度反馈进行闭环PID运算以生成转矩信号；S₄、根据电机的定子磁链计算定子磁链在静止坐标系中所处的磁链扇区；S₅、根据磁链滞环比较器及转矩滞环比较器的输出及磁链扇区计算出一开关矢量；S₆、基于DTC算法并根据开关矢量对高压变频器的功率单元进行移相，生成相应的PWM信号。本发明能够对电磁转矩进行快速精确的控制，实现对突加减负载的快速响应。

主权项

一种基于DTC算法的高压变频器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S₁、获取所述高压变频器输出的三相输出电压及三相输出电流，并根据所述三相输出电压及所述三相输出电流计算电机的定子磁链，计算公式如下：Ψ_sα＝∫(U_sα‑R_s×I_sα)dt；Ψ_sβ＝∫(U_sβ‑R_s×I_sβ)dt；其中，U_sα和U_sβ分别表示所述三相输出电压在静止坐标系中α轴和β轴的分量，I_sα和I_sβ分别表示所述三相输出电流在静止坐标系中α轴和β轴的分量，Ψ_sα和Ψ_sβ分别表示所述定子磁链在静止坐标系中α轴和β轴的分量，R_s表示所述电机的定子电阻；S₂、根据所述电机的定子磁链及所述电机的定子电流计算所述电机输出的电磁转矩，计算公式如下：$T_e=-\frac{3\times Np}{2}\times ({\Psi }_{s\alpha }\times I_{s\beta }-{\Psi }_{s\beta }\times I_{s\alpha });$其中，T_e表示所述电磁转矩，Np表示所述电机的极数；S₃、对所述电机的速度给定及速度反馈进行闭环PID运算以生成一转矩信号，以作为一转矩滞环比较器的输入给定；S₄、根据所述电机的定子磁链在静止坐标系中α轴和β轴的分量计算所述定子磁链在所述静止坐标系中所处的磁链扇区；S₅、根据一磁链滞环比较器及所述转矩滞环比较器的输出以及所述磁链扇区计算出一开关矢量；S₆、基于DTC算法并根据计算出的开关矢量及所述高压变频器的单元级联数分别对所述高压变频器的各个功率单元进行移相，并分别生成相应的PWM信号；步骤S₁中通过如下公式计算所述三相输出电压：当所述高压变频器输出的PWM信号在整个开关周期内全开或全关时，计算公式如下：$U\left(N\right)=U_{ccr}\left(N\right)\times [1-\frac{(N_s-1)\times x}{2}]\times U_{dc}\left(N\right)+U_{ccr}(N-1)\times \frac{(N_s-1)\times x}{2}\times U_{dc}(N-1)$其中U(N)表示第N个开关周期的三相输出电压，U_ccr(N)表示第N个开关周期给定的PWM开关指令，U_dc(N)表示第N个开关周期每一相的母线电压和，N_s表示所述高压变频器的单元级联数，x表示移相部分所占开关周期的比例；当所述高压变频器输出的PWM信号的脉宽可调时，计算公式如下：$U_{\left(k\right)}=(ccr{1}_k-ccr{3}_k)\times \underset{i=1}{\overset{N_s}{\Sigma }}{U}_{dki}-U_{k2}+U_{(k-1)2};$其中，U_(k)表示第k个开关周期的三相输出电压，U_k2表示由于移相导致从第k个开关周期移入下一个开关周期的输出电压部分，U_(k‑1)2表示由于移相导致上一个开关周期移入第k个开关周期的输出电压部分，ccr1_k表示第k个开关周期内所述高压变频器中功率单元的左上桥臂的PWM信号的宽度，ccr3_k表示第k个开关周期内所述高压变频器中功率单元的右上桥臂的PWM信号的宽度，N_s表示所述高压变频器的单元级联数，U_dki表示所述高压变频器的第i个功率单元的母线电压。