[发明专利]能量回馈的电流矢量控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种驱动电机回馈装置的控制装置及控制方法，特别是一种驱动电机能量回馈的电流矢量控制装置。

背景技术

变频器已广泛应用于工农业生产的各个领域，以驱动电机或作为变频电源使用。通用变频器大多为电压型交-直-交变频器，这种拓扑结构使得变频器不能直接用于需要快速起、制动和频繁正、反转的调速场合。因为当电机减速、制动时，电机处于再生发电状态，不控整流器能量传输不可逆，产生的再生电能传输到并不断积存在直流侧滤波电容上，产生泵升电压，过高的泵升电压有可能损坏开关器件、电解电容，从而威胁变频器安全工作，这就限制了其应用范围。通过有源逆变的方法将再生能量及时高效的回馈到电网里，则既节能降耗，又可解决泵升电压的问题，拓宽通用变频器应用范围。现有的能量回馈制动装置采用根据电流上下设定值进行功率管Bang-Bang切换的方案，虽然控制方式和控制电路比较简单，但回馈电流的控制精度和质量难以保证，从而造成系统的动态性能和抗干扰性能较差；或者是采样电网电压，捕获电压的过零点，进行回馈电流的控制，这种方法存在过零点检测不准的问题，影响系统的控制效果。

发明内容

本发明的目的就是为了避免背景技术中的不足之处，提供一种响应时间快，控制精度和功率因素高，能够准确跟踪电网电压，对电网谐波污染低等特点的能量回馈的电流矢量控制装置。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：能量回馈的电流矢量控制装置，包括逆变电路，逆变电路输出电压U、V、W分别与电抗器L一端联接，电网三相电压R、S、T分别与电抗器L另一端联接，高频滤波电容C与位于滤波电抗器L和电网三相电压R、S、T之间接线联接，所述电流矢量控制装置还包括clarke变换模块、相位与幅值计算模块、Park变换模块、PI调节器、反Park变换模块、空间电压矢量调制模块和驱动电路，电网三相电压的U_sa、U_sb和U_sc的电压输出端分别与clarke变换模块连接，clarke变换模块的输出端U_sα和输出端U_sβ与相位与幅值计算模块连接，相位与幅值计算模块的输出端θ与Park变换模块连接，输出端e与PI调节器连接，电抗器上回馈电流I_a和I_b的电流输出端分别与clarke变换模块连接，clarke变换模块、Park变换模块、PI调节器、相位与幅值计算模块、反Park变换模块、空间电压矢量调制模块和驱动电路依次连接形成回路。

对于本发明的一种优化，逆变电路母线电压Udc输出端与PI调节器连接。

对于本发明的一种优化，相位与幅值计算模块的输出端θ与反Park变换模块连接，

对于本发明的一种优化，所述PI调节器由母线电压调节器和无功电流调节器构成，母线电压调节器内设有模糊控制器，无功电流调节器内设有PID调节器。

本发明能量回馈的电流矢量控制方法，其整个处理采样包括以下步骤：

1)U_sa、U_sb和U_sc为电网三相电压，经过clarke变换得出静止坐标系下U_sα和U_sβ：