一種無(wú)速度傳感器的高壓同步電機(jī)矢量控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種無(wú)速度傳感器的高壓同步電機(jī)矢量控制方法，屬于電力電子自動(dòng) 控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 級(jí)聯(lián)高壓變頻調(diào)速是近些年來(lái)廣泛應(yīng)用的一種調(diào)速技術(shù)。通過(guò)高壓變頻調(diào)速系 統(tǒng)，解決了大多數(shù)電機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速問(wèn)題，節(jié)能效果顯著，具有廣闊的發(fā)展空間。
[0003] 在水泥、冶金、化工等行業(yè)特別是礦山，同步電機(jī)都有較多的應(yīng)用。同步電機(jī)的變 頻調(diào)速大多采用矢量控制。為了確定定子電流矢量的方向和建立速度閉環(huán)反饋就必須獲得 轉(zhuǎn)速信號(hào)，通常采用光電編碼盤的速度傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)速檢測(cè)。然而速度傳感器在安裝、維 護(hù)、易受環(huán)境影響等方面嚴(yán)重影響了電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的簡(jiǎn)便性、廉價(jià)性和可靠性。特別是像 高壓變頻器應(yīng)用環(huán)境比較復(fù)雜的場(chǎng)合，速度編碼器的測(cè)量精度受環(huán)境影響比較大。
[0004] 因此，研宄應(yīng)用于級(jí)聯(lián)高壓變頻器的高壓同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的無(wú)速度傳感器矢 量控制意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是避免安裝速度編碼器所帶來(lái)的弊端，并且能估計(jì)電 機(jī)的轉(zhuǎn)速，改善電機(jī)在啟動(dòng)、調(diào)速、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的靜動(dòng)態(tài)性能。且只需電機(jī)電感和采樣定子 電壓和電流，無(wú)需復(fù)雜的磁鏈估算，大大簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的具體實(shí)施如下：
[0007] 一種無(wú)速度傳感器的高壓同步電機(jī)矢量控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0008] 1)實(shí)時(shí)采樣得到同步電機(jī)的定子電壓uA、uB、u。和定子電流i A、iB、i。；
[0009] 2)通過(guò)鎖相環(huán)獲得同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子角速度U和轉(zhuǎn)子位置電氣角度0 ;
[0010] 利用Clark變換將步驟1)得到的定子電壓uA、uB、uc和定子電流iA、iB、ic變換到 兩相靜止坐標(biāo)系上，得到在兩相靜止坐標(biāo)系上的定子電壓ua、Ufi和定子電流ia、，即
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種無(wú)速度傳感器的高壓同步電機(jī)矢量控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 實(shí)時(shí)采樣得到同步電機(jī)的定子電壓uA、uB、u。和定子電流i A、iB、i。； 2) 通過(guò)鎖相環(huán)獲得同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子角速度ω和轉(zhuǎn)子位置電氣角度θ ; 利用Clark變換將步驟1)得到的定子電壓uA、uB、u。和定子電流i A、iB、i。變換到兩相 靜止坐標(biāo)系上，得到在兩相靜止坐標(biāo)系上的定子電壓Ua、Ufi和定子電流i α、，即
3) 由步驟2)的轉(zhuǎn)子位置電氣角度Θ，利用Park變換將兩相靜止坐標(biāo)系上的定子電流 變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中
將步驟2)得到的轉(zhuǎn)子角速度ω與給定的角速度參考值〇^比較，得到的轉(zhuǎn)速偏差經(jīng) PI控制器，并計(jì)算得到定子相電流轉(zhuǎn)矩分量dMf是勵(lì)磁電流給定；i #和i dMf分別與 和i d經(jīng)過(guò)PI控制器得到q軸電壓給定值V #和d軸電壓給定值V draf，結(jié)合步驟2)得到 的轉(zhuǎn)子位置電氣角度Θ，經(jīng)Park逆變換和Clark逆變換輸出三相正弦電壓信號(hào)Va、Vb、V。； 4) 將三相正弦電壓參考信號(hào)Va、Vb、V。送往移相式SPWM分配板，利用移相SPWM控制方 法對(duì)級(jí)聯(lián)變頻器的功率單元進(jìn)行控制，控制同步電機(jī)轉(zhuǎn)速。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)速度傳感器的高壓同步電機(jī)矢量控制方法，其特征在于， 步驟2)中， 同步電機(jī)在α β坐標(biāo)系上的定子電壓方程為
(1) 其中，R為同步電機(jī)的定子電阻，L為同步電機(jī)的漏感，^為同步電機(jī)相反電勢(shì)在α軸 上的分量，ep為同步電機(jī)相反電勢(shì)在β軸上的分量； 令：k = ea ip-epia (2) 將式⑴代入式⑵得：
又有 ia= icoscot，i P= isincot 其中ω為轉(zhuǎn)子角速度，i為定子綜合電流，t為時(shí)間； 則式（3)進(jìn)一步化簡(jiǎn)為
通過(guò)鎖相環(huán)，控制k = O獲得轉(zhuǎn)子角速度ω和轉(zhuǎn)子位置電氣角度Θ。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)速度傳感器的高壓同步電機(jī)矢量控制方法，其特點(diǎn)在于，包括以下步驟：1）實(shí)時(shí)采樣定子電壓和定子電流；2）通過(guò)鎖相環(huán)獲得轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速；3）通過(guò)速度、電流雙閉環(huán)控制得到三相正弦電壓信號(hào) 、、；4）將三相正弦電壓信號(hào)、、送往移相式SPWM分配板，利用移相SPWM控制方法對(duì)級(jí)聯(lián)功率單元進(jìn)行控制，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。采用本發(fā)明的方法，在電機(jī)軸上無(wú)需安裝速度傳感器，避免了安裝速度編碼器所帶來(lái)的弊端。
【IPC分類】H02P25-02, H02P21-14, H02P27-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104852664
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510276353
【發(fā)明人】胡賢新, 楊奇, 余志飛, 胡炫, 劉春松, 李冰, 錢詩(shī)寶
【申請(qǐng)人】國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年5月26日