[发明专利]一种调压调磁电机控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域,尤其涉及一种调压调磁电机控制方法。

背景技术

近年来，在传动领域，由机械传统、液压传统、气压传统以及电力传动各分天下的时代正在逐步过渡到以电力传统为主时代。电力传统的核心部件之一是电机驱动器。高性能的电机驱动器一直是传动领域的研究热点。

目前，提高驱动器性能的方法的主要思路是，提高效率、提高可靠性、提高调速范围、提高控制精度以及简化算法。提高效率就是指要降低损耗，这里的损耗主要只开关损耗、铁损以及铜损。提高可靠性的关键包含了软起动、散热以及EMI三个问题。控制器发热主要是由于功率管开通或关断时损耗而引起，而EMI问题很大程度上也是由于开关频率过高而引起，调速范围的大小也与开关频率息息相关，所以提高控制性能的一大关键在于在保证控制性能的情况下降低开关频率。

现有的电机控制方法往往是直接对逆变器进行斩波控制，这样做一是开关频率较高，不但开关损耗大，而且无法实现较高的调速范围。二是起动时为硬起动，无法适用于电感很小的电机，然而体积重量较小的电机往往电感都较小，因此会使得可靠起动和体积小重量轻成为矛盾。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中的缺陷，提供一种调压调磁电机控制方法，能够在开关频率较低的的情况下获得良好的控制性能，并实现软起动，且无需位置传感器、动态响应快、鲁棒性强。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种调压调磁电机控制方法，包含电机、控制器、多电平DC/DC变换器和三相逆变桥，所述控制器包含转速PI调节器、转矩滞环控制器以及区间选择表，包含以下步骤：

步骤1），多电平DC/DC变换器根据电机的当前转速选择两个最接近当前反电势值的高低电平，分别作为“高速电压矢量”和“低速电压矢量”； 

步骤2），控制器根据相电压、相电流的采样信号计算得到电机的瞬时气隙磁链、瞬时转矩和瞬时转速；

步骤3），控制器根据所述瞬时气隙磁链计算其在空间坐标轴中的投影值后，在区间选择表中查找到该投影值对应的三相逆变桥功率管的导通状态，并将三相逆变桥的功率管切换到该导通状态，以此控制气隙磁链的旋转方向；

步骤4），控制器将给定转速减去步骤2）中计算得到的瞬时转速后，经过其转速PI调节器调节得到给定转矩；

步骤5），控制器将给定转矩减去步骤2）中计算得到的瞬时转矩，输入其转矩滞环控制器后得到控制气隙磁链旋转速度的斩波控制信号；

步骤6），转矩滞环控制器输出斩波控制信号对多电平DC/DC变换器进行斩波控制，使得母线电压在“高速电压矢量”和“低速电压矢量”之间不停切换；

步骤7），重复步骤1）至步骤6），使得转速和转矩处于闭环控制状态。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、采用前级多电平DC/DC变换器为逆变器供电，根据实时转速选择母线电平，实现了软起动，避免了电流过冲；

2、无需位置传感器，降低了系统的体积和成本和对控制器的要求；

3、采用了调节母线电压调磁链旋转速度的方式，由于“高速电压矢量”和“低速电压矢量”的作用时间较长，因此有效降低了开关频率；

4、算法简单、鲁棒性强、动态响应快；

5、能够适用于多种类型的电机，包括异步电机、正弦波永磁同步电机以及方波无刷直流电机。

附图说明

图1为本发明的电气连接图；

图2为电压空间矢量在本控制方法中的作用示意图；

图3为本发明提出控制方法在某相区内的等效电路；

图4为本发明提出控制方法的控制框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图4所示，本发明公开了一种调压调磁电机控制方法，包含电机、控制器、多电平DC/DC变换器和三相逆变桥，所述控制器包含转速PI调节器、转矩滞环控制器以及区间选择表，包含以下步骤：

步骤1），多电平DC/DC变换器根据电机的当前转速选择两个最接近当前反电势值的高低电平，分别作为“高速电压矢量”和“低速电压矢量”； 

步骤2），控制器根据相电压、相电流的采样信号计算得到电机的瞬时气隙磁链、瞬时转矩和瞬时转速；