一種低成本環(huán)保的電機(jī)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電機(jī)控制技術(shù)的領(lǐng)域，尤其是涉及一種低成本環(huán)保的電機(jī)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力電子技術(shù)、電力傳動(dòng)技術(shù)的日益發(fā)展，電機(jī)控制系統(tǒng)現(xiàn)已得到了廣泛的 應(yīng)用。但近幾年，隨著新能源以及科技的不斷發(fā)展，很多電機(jī)控制場(chǎng)合對(duì)電機(jī)控制系統(tǒng)的成 本、體積、動(dòng)態(tài)性能以及抗擾動(dòng)性上提出了較高的要求。
[0003] 目前電機(jī)控制方法仍存在一些不足或待改進(jìn)之處：其不能用一臺(tái)電機(jī)同時(shí)實(shí)現(xiàn)電 機(jī)的電動(dòng)和發(fā)電同時(shí)運(yùn)行，目前的系統(tǒng)多采用多臺(tái)電機(jī)多個(gè)控制器分別進(jìn)行電動(dòng)或發(fā)電控 制，普遍功能單一、成本高、能耗多和體積大；同時(shí)，目前的電機(jī)普遍都需要位置傳感器，位 置傳感器將進(jìn)一步增加系統(tǒng)的成本和體積，而且在一些惡劣的環(huán)境下是不方便使用位置傳 感器的；此外，其電動(dòng)驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)傳統(tǒng)采用的速度PI控制器存在自適應(yīng)能力和抗擾動(dòng)能力 差的不足，而傳統(tǒng)采用的電流PI控制器，又存在固有的滯后特性，從而會(huì)影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài) 性能和限制系統(tǒng)帶寬的增加，響應(yīng)速度受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，提供一種低成本環(huán)保的電機(jī)控 制方法，使其具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力、較強(qiáng)的自適應(yīng)能力和抗擾動(dòng)能力，能大大節(jié)省電機(jī) 成本和體積，同時(shí)集電動(dòng)與發(fā)電于一身，環(huán)保且可適用于惡劣環(huán)境和對(duì)系統(tǒng)成本、體積、動(dòng) 態(tài)性能以及抗擾動(dòng)性要求較高的電機(jī)電動(dòng)/發(fā)電場(chǎng)合。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種低成本環(huán)保的電機(jī)控制方法，該方法包括 如下步驟：
[0006] (1)在電壓空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM)中注入高頻信其中下標(biāo)h 代表高頻分量，Um為注入高頻信號(hào)的幅值，《h為注入高頻信號(hào)的角頻率，t為時(shí)間，通過霍 爾傳感器采集電機(jī)中進(jìn)行電動(dòng)狀態(tài)的一套三相對(duì)稱繞組電流ia、ib、i。，然后將其通過abc/ dq變換器得到d-q坐標(biāo)系下實(shí)際高頻電流響應(yīng)值idjPi
[0007] (2)分別對(duì)得到的高頻電流響應(yīng)值iqh通過低通濾波器LPF濾波后，得到d-q 坐標(biāo)系下電機(jī)的實(shí)際電流值idl、iql，對(duì)q軸高頻電流響應(yīng)值iqh經(jīng)過信號(hào)處理器處理，得到 電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)估計(jì)值1和對(duì)位置信號(hào)求導(dǎo)得到的轉(zhuǎn)子速度估計(jì)值龜其中q軸高頻 電流響應(yīng)值iqh可表示為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種低成本環(huán)保的電機(jī)控制方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 在電壓空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM)中注入高頻信號(hào)以〇8(?4)，其中下標(biāo)h代表 高頻分量，Um為注入高頻信號(hào)的幅值，《h為注入高頻信號(hào)的角頻率，t為時(shí)間，通過霍爾傳 感器采集電機(jī)中進(jìn)行電動(dòng)狀態(tài)的一套三相對(duì)稱繞組電流ia、ib、i。，然后將其通過abc/dq變 換器得到d_q坐標(biāo)系下實(shí)際尚頻電流響應(yīng)值idl^Pi一 (2) 分別對(duì)得到的高頻電流響應(yīng)值idh、iqh通過低通濾波器LPF濾波后，得到d-q坐標(biāo) 系下電機(jī)的實(shí)際電流值idl、iql，對(duì)q軸高頻電流響應(yīng)值iqh經(jīng)過信號(hào)處理器處理，得到電機(jī) 的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)估計(jì)值.A和對(duì)位置信號(hào)求導(dǎo)得到的轉(zhuǎn)子速度估計(jì)值令其中q軸高頻電流 響應(yīng)值iqh可表示為：
式中，Ld、Lq分別為電機(jī)的d軸和q軸電感值，=A0為位置信號(hào)估計(jì)誤差值， 0為位置信號(hào)實(shí)際值，當(dāng)A0 = 〇時(shí)，即可得到4 =心這樣就可以通過iqh進(jìn)行信號(hào)處理， 得到較準(zhǔn)確的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)估計(jì)值義供預(yù)測(cè)控制器和發(fā)電部分的PI調(diào)節(jié)器使用； (3) 將給定的轉(zhuǎn)速與反饋的速度4送入滑?？刂破鬟M(jìn)行處理，得到具有抗擾動(dòng)能 力和自適應(yīng)能力強(qiáng)的給定電流i/，再將給定的d-q軸電流i/以及i/送入預(yù)測(cè)控制器，其 中1/=〇，同時(shí)將上一次輸出的(1-(1軸電壓。/&-1)、1 1#〇^1)以及上一次反饋回來的電 流idl(k_l)和iql(k_l) -同送入預(yù)測(cè)控制器，得到預(yù)測(cè)出的d-q軸電壓U/(k)和U/(k)， 其預(yù)測(cè)表達(dá)式為： Udl*(k) =A1idl(k-l)+A2idl*(k)+A3iql(k-l)+A4Udl*(k-l) Uql* (k) =B:iql (k-1) +B2iql* (k) +B3idl (k-1) +B4Uql* (k-1) 其中，k為第k個(gè)控制周期，k-1表示第k-1個(gè)周期，即上一個(gè)周期，U/(k)和U/(k)分 另IJ為預(yù)測(cè)出的第k個(gè)控制周期的d-q軸電壓，i/(k)和1^〇〇分別為第k個(gè)控制周期內(nèi)給 定的d-q軸電流，六^"心為U/(k)的調(diào)節(jié)參數(shù)，U/(k)的調(diào)節(jié)參數(shù)，根 據(jù)電機(jī)自身不同的特性決定； (4) 將得到的預(yù)測(cè)出的d-q軸電壓U/(k)和U/(k)，通過電壓空間矢量脈寬調(diào)制 (SVPWM)得到a、b、c三個(gè)橋臂的功率管開通、關(guān)斷的脈寬調(diào)制信號(hào)送入逆變器中，同時(shí)通入 直流電Udel使逆變器的a、b、c三個(gè)橋臂輸出相應(yīng)的三相電流ia、ib、i。來控制電機(jī)跟隨給定 信號(hào)帶動(dòng)負(fù)載正常運(yùn)行； (5) 通過霍爾傳感器采集電機(jī)中進(jìn)行發(fā)電狀態(tài)的一套三相對(duì)稱繞組電流ix、iy、iz，然后 將其通過xyz/dq變換器得到d-q坐標(biāo)系下實(shí)際電流值id2和iq2，通過電壓檢測(cè)器采集變換 器端上的直流電壓Udc;2; (6) 將給定的電壓Ud。/與反饋的實(shí)際電壓U&2送入電壓PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行處理，得到能使 電壓快速穩(wěn)定控制的給定電流i</，將給定的d-q軸電流以及id/= 0送入PI調(diào)節(jié)器 進(jìn)行電流處理，同時(shí)將上一次反饋回來的電流id2和iq2 -同送入PI調(diào)節(jié)器得到給定的d-q 軸電壓Ud2,Uq2%然后經(jīng)電壓空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM)得到x、y、z三個(gè)橋臂的功率管開 通、關(guān)斷的脈寬調(diào)制信號(hào)送入變換器中處理，從而使電機(jī)跟隨給定信號(hào)給供電對(duì)象穩(wěn)定正 常發(fā)電。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低成本環(huán)保的電機(jī)控制方法，該控制方法采用電機(jī)的一套三相對(duì)稱繞組通過滑?？刂破?、預(yù)測(cè)控制器和逆變器進(jìn)行電動(dòng)狀態(tài)帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)行，其中通過注入高頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)了無(wú)需位置傳感器便可簡(jiǎn)單易行地獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)估計(jì)值，從而進(jìn)一步降低了電機(jī)成本和減小了體積，同時(shí)因采用了滑?？刂破髟黾恿穗姍C(jī)的自適應(yīng)能力和抗擾動(dòng)能力，因采用了預(yù)測(cè)控制器提高了系統(tǒng)的帶寬和動(dòng)態(tài)性能；此外，采用電機(jī)的另一套三相對(duì)稱繞組通過電壓PI調(diào)節(jié)器、PI調(diào)節(jié)器和變換器進(jìn)行發(fā)電狀態(tài)給供電對(duì)象穩(wěn)定正常發(fā)電。本發(fā)明具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力、較強(qiáng)的自適應(yīng)能力和抗擾動(dòng)能力，能大大節(jié)省電機(jī)成本和體積，同時(shí)集電動(dòng)與發(fā)電于一身，環(huán)保且可適用于惡劣環(huán)境。
【IPC分類】H02P21-14
【公開號(hào)】CN104579087
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410821064
【發(fā)明人】石成富, 王剛, 鄧惠文
【申請(qǐng)人】石成富
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月25日