磁链控制下异步电机VVVF控制用直流预励磁起动方法

摘要

磁链控制下异步电机VVVF控制用直流预励磁起动方法属于异步电机起动控制技术领域，其特征在于，在起动过程中合成励磁电流矢量和起动电压矢量的夹角为90度，并根据VVVF控制已知的电压矢量方向对电流进行分解得到无功电流反馈值，经增益放大换成电压调节值对磁链进行控制，本发明用一个DSP芯片依次对直流预励磁和起动过程进行控制。对起动过程中后续出现的尖峰电流具有抑制的效果。

主权项

磁链控制下异步电机VVVF控制用直流预励磁起动方法，其特征在于，所述方法是在DSP芯片控制下依次按以下步骤实现的：步骤(1)，所述DSP芯片初始化，设定：预励磁时间，大于10τ，小于3秒，τ为电机定转子总回路时间常数，以使得励磁过程中转子侧感应的电流衰减到稳定值，目标激磁电流，设为0.7，标么值，起动参数的初始值：起动频率f0，设为0.01，标么值，起动电压V0，设为0.0255，标么值，起动时间，设为80秒，起动时刻初始角度θ0，设θ0为90°，起动过程中无功电流控制回路的放大倍数k1＝0.1；步骤(2)，建立固定方向与幅值的直流磁场，进行直流预励磁：异步电机定子直流激磁电流的反馈值依次通过霍尔传感器，采样信号调理电路和模数转换电路与用于预励磁的目标激磁电流一起送入PI调节器；所述的PI调节器按照F(s)＝Kp+Ki/s，其中Kp＝0.1，Ki＝0.2的方式输出不同大小的有效激励电压矢量，送入所述DSP芯片内的空间矢量脉宽调制器SVPWM， T p = V out E T s , Vout为有效激励电压矢量，设定值，E为直流母线电压，设定值，Ts为开关周期，设定值，Tp为生成占空比，生成相应不同的电压调制比，经IGBT逆变器输入到所述异步电机定子中，在10τ时间内，维持激励电流稳定；步骤(3)，按以下步骤通过所述DSP芯片实现对无功电流的控制：步骤(3.1)，把给定的系统目标频率fg输入到一个斜坡函数发生电路，产生当前时刻给定频率f*： f * = f 0 + Δt · f 1 - f 0 t 1 , 其中：f1为额定频率，为50Hz，f0为起动频率，t1为上升时间，设定值，Δt为起动时间变化量设定值，当得到的f*＞＝fg时取f*＝fg，步骤(3.2)，把步骤(3.1)得到的当前时刻给定频率f*输入到一个频率‑电压变频电路得到输出电压Vm： V m = V 0 + f * · V 1 - V 0 f 1 - f 0 , V1为额定电压，同时把所述当前时刻给定频率f*输入到一个频率积分电路得到起动起始时刻定子电压与激磁电流之间的角度θ，θ＝∫2π.f*dt+θ0，θ0为起动时刻初始角度，选为θ0＝90°，再把θ值送往一片PARK变换电路；步骤(3.3)，起动时刻的三相定子电流依次经过所述霍尔传感器、采样信号调理电路、采样频率为3.2kHz的模数转换器后转换为相应的三相定子电流信号的数字值Ia、Ib、Ic，经过CLARK变换电路后得到静止坐标系中的两相电流值，Iα，Iβ： I α I β = 1 - 1 2 - 1 2 0 3 2 - 3 2 I a I b I c , I sd I sq = cos θ sin θ - sin cos θ I α I β , 步骤(3.4)，把步骤(3.3)得到的无功电流Isq输入到一个带通滤波器，得到振荡成分Isq1，该带通滤波器的下限截止频率接近于零，上限频率低于IGBT的开关频率；步骤(3.5)，把步骤(3.4)得到的振荡成分Isq1输入到一个比例放大器，该比例放大器的放大倍数等于所述的k1，得到输出电压；步骤(3.6)，把步骤(3.5)输出的电压和步骤(3.2)得到的输出电压Vm在一个加法电路中求和，产生最终的电压值Vd；步骤(3.7)，把步骤(3.6)得到的电压值Vd输入到空间矢量脉宽调制器SVPWM的d轴电压输入端，而q轴电压值Vq＝0，并按以下步骤产生所述IGBT逆变器所需的输入占空比：步骤(3.7.1)，通过逆PARK变换电路，把所述电压值Vd和Vq变换为所述静止坐标系上的电压Vα和Vβ， V α V β = cos θ - sin θ sin θ cos θ V d V q ; 步骤(3.7.2)，按下式生成占空比T1，T2和T0：T1为第一电压矢量U1的占空比： T 1 = T 2 ( 3 V α - V β ) , T2为第二电压矢量U2的占空比：T2＝TVβ，T0为零电压矢量占空比T0＝T‑T1‑T2，T为开关周期量；步骤(3.7.3)，所述IGBT逆变器产生相应的三相电压值输入到所述异步电机的输入端。