一种减少直流侧电容的交流电机驱动控制系统及控制方法

摘要

本发明涉及一种减少直流侧电容的交流电机驱动控制系统及控制方法，定子电流经坐标变换得到两相静止坐标系下的电流分量；根据电角度得到两相同步旋转坐标系下的电流检测值和转速反馈值后，得到转矩指令值；交流输入电压经锁相环得到当前电压相位后，进而得到当前电容电压给定值及电容补偿电流；根据转矩指令值和当前输入电压相位得到给定母线电流指令；经电容电压环PI调节器运算后得到电流参考值；将给定母线电流指令、电流参考值、电容补偿电流相加得到给定母线电流后，得到d轴、q轴电流指令值，并与电流检测值比较后作为q轴、d轴电流环PI调节器的输入；经SVPWM模块和逆变器输出三相电压到永磁同步电机，驱动永磁同步电机工作。本发明能广泛在交流电机控制技术领域中应用。

主权项

一种减少直流侧电容的交流电机驱动控制方法，以传统永磁同步电机为例，其特征在于包括以下步骤：1)设置一包括交流电机的驱动系统、交流电机、电流传感器、坐标变换模块、位置传感器、转速计算模块、比较器、速度环PI调节器、锁相环、电容电压环PI调节器、q轴电流环PI调节器、d轴电流环PI调节器、SVPWM模块和逆变器的控制系统；2)电流传感器将检测到的永磁同步电机的定子电流i_a、i_c传输至坐标变换模块内，进行abc/αβ的坐标变换，得到两相静止坐标系下的电流分量i_α、i_β；3)在坐标变换模块内，根据接收到的由位置传感器传输至的永磁同步电机转子旋转过的电角度θ，对两相静止坐标系下的电流分量i_α、i_β再进行αβ/dq坐标变换，得到两相同步旋转dq坐标系下的电流检测值i_d、i_q；4)永磁同步电机转子旋转过的电角度θ输入至转速计算模块内，对电角度θ进行微分，得到转速反馈值ω；5)将步骤4)得到的转速反馈值ω与预先给定的转速指令值ω^*输入至速度环PI调节器，经过运算处理得到转矩指令值6)驱动系统的交流输入电压传输至锁相环后，获得其当前电压相位7)根据步骤5)中得到的转矩指令值和步骤6)得到的当前输入电压相位以及采集到的电容电压反馈值u_c和转速反馈值ω，根据功率守恒原理，得到给定母线电流指令8)根据步骤6)得到的当前电压相位计算当前电容电压给定值u_Cref^*；9)将步骤8)得到的电容电压给定值u_Cref^*和电容电压反馈值u_c作为电容电压环PI调节器的输入，经过运算处理得到电流参考值10)根据步骤8)中电容电压给定值计算得到电容补偿电流11)将给定母线电流指令电流参考值电容补偿电流相加得到总的给定母线电流$i_s^{*}=i_{s1}^{*}+i_{s2}^{*}+i_{s3}^{*};$12)根据步骤11)中得到的给定母线电流利用功率守恒原理计算得到最终的转矩给定值13)根据步骤12)中的转矩给定值结合当前电机转速，利用弱磁算法对d轴、q轴电流进行分配，得到d轴电流指令值和q轴电流指令值14)将电流指令值电流指令值分别与电流检测值i_q、i_d比较，比较值分别作为第三PI调节器内q轴电流环PI调节器、d轴电流环PI调节器的输入，经过运算处理分别得到q轴电流环PI调节器、d轴电流环PI调节器的输出，即参考电压15)将参考电压和转子旋转过的电角度θ输入到SVPWM模块，由SVPWM模块计算出三相PWM占空比，并将输出的相应的三相PWM波形输入到逆变器，由逆变器根据相应的三相PWM波形输出三相电压到永磁同步电机，驱动永磁同步电机工作。