一種電機矢量控制系統技術方案

本發明專利技術涉及感應電機控制技術領域，尤其是一種電機矢量控制系統，三相逆變器的三路輸出端與三相電機連接，所述三相電機與轉速檢測單元相連，所述轉速檢測單元與速度控制單元相連，所述速度控制單元與控制調節單元相連，所述控制調節單元與第一比較單元相連，所述控制調節單元包括三階PI控制單元與滑差控制單元；所述三相逆變器的輸出端還與Park變換單元相連，所述Park變換單元的輸出端與Clark變換單元連接，所述Clark逆變換單元與矢量脈寬調制單元相連，所述矢量脈寬調制單元的輸出端與三相逆變器的輸入端相連。本發明專利技術裝置能夠削弱穩態轉矩脈動，有效抑制諧波，減小對感應電機的損害，系統的快速性和抗干擾的能力顯著增強。

A motor vector control system

【技術實現步驟摘要】
一種電機矢量控制系統
本專利技術涉及感應電機控制
，具體涉及一種電機矢量控制系統。
技術介紹
隨著電力電子技術和交流電機傳動技術的發展，由變頻器(又稱變流器、變換器)和交流電機組成的變速傳動系統，已廣泛應用于軌道交通、電動汽車、機械加工、家用電器等領域。交流電機，特別是異步電機(又稱感應電機)，由于其成本低、可靠性高、維護簡便等優點，已成為在變速傳動應用領域中最廣泛采用的傳動設備。在異步電機傳動系統中，轉速閉環控制一般需要在電機軸上安裝速度編碼器。編碼器的引入增加了成本，降低了系統的可靠性，而且在某些特殊場合(例如高溫高濕多粉塵的車間、礦井)，編碼器無法安裝使用。20世紀90年代初，無速度傳感器的異步電機高性能控制技術開始出現。針對異步電機無速度傳感器控制系統的轉速估計問題，目前主要的幾類方法(如模型參考自適應轉速估計方法、全階自適應龍貝格觀測器方法、擴展卡爾曼濾波方法和滑模觀測器方法)中，模型參考自適應轉速估計方法實現方式最為簡單，已經得到了廣泛應用。目前，感應電機矢量控制系統普遍采用速度和電流雙閉環控制系統進行控制，對速度的控制大部分利用傳統的PID控制器，傳統PID控制雖然原理簡單，魯棒性、穩定性好，但是快速性和抗干擾的能力非常有限。鑒于感應電機應用市場的如此之大以及采用速度和電流雙閉環控制系統的低成本因素。因此，如何提供原理簡單，魯棒性、穩定性好，且系統的快速性和抗干擾的能力強的電機矢量控制系統是本領域技術人員需要解決的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決電機矢量控制系統中PID控制雖然原理簡單，快速性和抗干擾的能力非常有限的技術問題，而提出一種電機矢量控制系統。為了實現上述目的，本專利技術采用了如下技術方案：設計一種電機矢量控制系統，其特征在于，所述電機矢量控制系統包括三相逆變器和三相電機，所述三相逆變器的三路輸出端與三相電機連接，所述三相電機與轉速檢測單元相連，所述轉速檢測單元與速度控制單元相連，所述速度控制單元與控制調節單元相連，所述控制調節單元與第一比較單元相連，所述控制調節單元包括三階PI控制單元與滑差控制單元；所述三相逆變器的輸出端還與Park變換單元相連，所述Park變換單元的輸出端與Clark變換單元連接，所述Clark變換單元還與第二比較單元和Clark逆變換單元相連，所述第二比較單元連接PI調節單元，所述PI調節單元接入Clark逆變換單元，所述Clark逆變換單元與矢量脈寬調制單元相連，所述矢量脈寬調制單元的輸出端與三相逆變器的輸入端相連。優選的，所述Park變換模塊與三相逆變器之間還設有第一坐標軸變換單元和第一相位變換單元。優選的，所述第一相位變換單元將三相逆變器的三相輸出轉換為兩相輸出，所述第一坐標軸變換單元將極坐標轉換為直角坐標。優選的，所述矢量脈寬調制單元和三相逆變器之間還設有第二坐標軸變換單元和第二相位變換單元。優選的，所述第二相位變換單元將矢量脈寬調制單元的二相輸出轉換為三相輸出，所述第二坐標軸變換單元將直角坐標轉換為極坐標。優選的，所述轉速檢測單元與所述Clark變換單元、Clark逆變換單元分別相連。優選的，所述控制調節單元由TMS320lf2407型數字芯片及外圍電路組成。優選的，所述速度控制單元通過對電機速度環的控制來對電機進行控制操作。優選的，所述電機為直流感應電機。優選的，所述三階PI控制單元與滑差控制單元通過加權因子α結合在一起，所述加權因子α的范圍為0≤α≤1。本專利技術提出的一種電機矢量控制系統，有益效果在于：(1)本專利技術裝置的調節單元采用三階PI控制單元與滑差控制單元聯合進行控制，一方面三階PI控制單元拓寬了現有技術中PID控制的范圍，另一方面三階PI控制單元與滑差控制單元聯合對速度參數進行實時采樣，達到精確控制的目的；(2)本專利技術裝置通過可變加權因子α(0≤α≤1)來判斷兩種控制器工作時間段，根據實際需要滿足的特性要求來確定對應的α值，不同的α值一定范圍內對應著各自的控制策略；(3)本專利技術裝置能夠削弱穩態轉矩脈動，有效抑制諧波，減小對感應電機的損害，系統的快速性和抗干擾的能力顯著增強。附圖說明下面結合附圖中的實施例對本專利技術作進一步的詳細說明，但并不構成對本專利技術的任何限制。圖1是本專利技術裝置的結構示意圖；圖2是本專利技術裝置的矢量結構示意圖；圖3是本專利技術按微積分階次分的控制器；圖4是本專利技術對速度控制的原理圖；圖5是現有技術在α‐β坐標系下轉子磁鏈的電流模型原理公式。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。參閱附圖1-附圖5所示，本專利技術的一種電機矢量控制系統，所述電機矢量控制系統包括三相逆變器和三相電機，所述三相逆變器的三路輸出端與三相電機連接，所述三相電機與轉速檢測單元相連，所述轉速檢測單元與速度控制單元相連，所述速度控制單元與控制調節單元相連，所述控制調節單元與第一比較單元相連，所述控制調節單元包括三階PI控制單元與滑差控制單元；所述三相逆變器的輸出端還與Park變換單元相連，所述Park變換單元的輸出端與Clark變換單元連接，所述Clark變換單元還與第二比較單元和Clark逆變換單元相連，所述第二比較單元連接PI調節單元，所述PI調節單元接入Clark逆變換單元，所述Clark逆變換單元與矢量脈寬調制單元相連，所述矢量脈寬調制單元的輸出端與三相逆變器的輸入端相連；所述Park變換模塊與三相逆變器之間還設有第一坐標軸變換單元和第一相位變換單元；所述第一相位變換單元將三相逆變器的三相輸出轉換為兩相輸出，所述第一坐標軸變換單元將極坐標轉換為直角坐標。所述矢量脈寬調制單元和三相逆變器之間還設有第二坐標軸變換單元和第二相位變換單元；所述第二相位變換單元將矢量脈寬調制單元的二相輸出轉換為三相輸出，所述第二坐標軸變換單元將直角坐標轉換為極坐標。所述轉速檢測單元與所述Clark變換單元、Clark逆變換單元分別相連；所述控制調節單元由TMS320lf2407型數字芯片及外圍電路組成；所述速度控制單元通過對電機速度環的控制來對電機進行控制操作；所述電機為直流感應電機；所述三階PI控制單元與滑差控制單元通過加權因子α結合在一起，所述加權因子α的范圍為0≤α≤1。工作原理：參閱附圖1和附圖2所示，本專利技術的電機矢量控制系統采用速度與電流的閉環控制系統模式，參閱附圖5所示，根據功率等效原則將三相電機中兩相的繞組電流經過Park變換單元、Clark變換單元進行矢量變換將dq方向的電流分量得到α、β矢量方向的電流，將三相靜止坐標變換為二相靜止坐標，再經過Clark變換得到dq方向的電流分量，即將二相靜止坐標轉換為二相旋轉坐標；三相電機的反饋速度與速度給定的差值經第一比較單元和第二比較單元調節輸出作為dq方向的電流分量，由于勵磁轉矩與電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種電機矢量控制系統，其特征在于，所述電機矢量控制系統包括三相逆變器和三相電機，所述三相逆變器的三路輸出端與三相電機連接，所述三相電機與轉速檢測單元相連，所述轉速檢測單元與速度控制單元相連，所述速度控制單元與控制調節單元相連，所述控制調節單元與第一比較單元相連，所述控制調節單元包括三階PI控制單元與滑差控制單元；所述三相逆變器的輸出端還與Park變換單元相連，所述Park變換單元的輸出端與Clark變換單元連接，所述Clark變換單元還與第二比較單元和Clark逆變換單元相連，所述第二比較單元連接PI調節單元，所述PI調節單元接入Clark逆變換單元，所述Clark逆變換單元與矢量脈寬調制單元相連，所述矢量脈寬調制單元的輸出端與三相逆變器的輸入端相連。/n

【技術特征摘要】
1.一種電機矢量控制系統，其特征在于，所述電機矢量控制系統包括三相逆變器和三相電機，所述三相逆變器的三路輸出端與三相電機連接，所述三相電機與轉速檢測單元相連，所述轉速檢測單元與速度控制單元相連，所述速度控制單元與控制調節單元相連，所述控制調節單元與第一比較單元相連，所述控制調節單元包括三階PI控制單元與滑差控制單元；所述三相逆變器的輸出端還與Park變換單元相連，所述Park變換單元的輸出端與Clark變換單元連接，所述Clark變換單元還與第二比較單元和Clark逆變換單元相連，所述第二比較單元連接PI調節單元，所述PI調節單元接入Clark逆變換單元，所述Clark逆變換單元與矢量脈寬調制單元相連，所述矢量脈寬調制單元的輸出端與三相逆變器的輸入端相連。


2.根據權利要求1所述一種電機矢量控制系統，其特征在于，所述Park變換模塊與三相逆變器之間還設有第一坐標軸變換單元和第一相位變換單元。


3.根據權利要求2所述一種電機矢量控制系統，其特征在于，所述第一相位變換單元將三相逆變器的三相輸出轉換為兩相輸出，所述第一坐標軸變換單元將極坐標轉換為直角坐標。


4.根...

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐正良，
申請(專利權)人：蘇州市三敏環境工程有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32