[发明专利]一种基于Buck-Boost矩阵变换器的异步电机调速系统控制方法

说明书

本发明提供一种基于Buck‑Boost矩阵变换器的异步电机调速系统控制方法。其步骤为：根据异步电机的给定转速，同时检测其实际转速，经基于PI‑IP控制的矢量控制算法获得异步电机的给定电压，并以该给定电压作为Buck‑Boost矩阵变换器(BBMC)的参考输出电压；再以BBMC中电容电压与电感电流作为系统控制变量，经有限时间控制算法得到BBMC中对应功率开关的占空比；再根据该占空比及相应的开关周期输出控制信号控制BBMC中对应功率开关的开通时间，由此可在BBMC输出端获得与其参考输出一致的输出电压，从而实现异步电机实际转速对其给定转速的准确跟踪，达到对异步电机转速进行准确控制的目的。本发明具有控制精度高、鲁棒性强、跟踪误差小、动态性能好、抗干扰能力强等优点。

技术领域

本发明涉及异步电机控制领域，特别涉及一种基于Buck-Boost矩阵变换器的异步电机调速系统控制方法。

背景技术

Buck-Boost矩阵变换器是一种具有简单拓扑结构和一系列理想电气特性的“绿色”变频器，适合应用于异步电机的变频调速系统中。

目前在有关Buck-Boost矩阵变换器应用于异步电机调速系统的控制方法方面，发明专利“一种异步电机矢量控制装置及方法”(申请号：201310460536.7)提出了一种基于PID控制的双闭环控制方法，该控制方法虽可实现异步电机的一般调速控制，但存在稳态调速控制精度及动态性能不高的问题，难以满足高性能调速系统的控制要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于Buck-Boost矩阵变换器的异步电机调速系统控制方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤：

(1)根据异步电机的给定转速，同时检测其实际转速，得到相应的转速偏差；

(2)根据异步电机的转速偏差，经PI-IP控制算法处理后，得到异步电机的参考转矩；

(3)根据异步电机的参考转矩，采用矢量控制算法处理得到异步电机的给定电压u_ref；

(4)将步骤(3)中获得的异步电机给定电压作为Buck-Boost矩阵变换器的参考输出电压，以Buck-Boost矩阵变换器中电容电压与电感电流作为系统控制变量，建立Buck-Boost矩阵变换器的状态微分方程；

(5)根据异步电机定子单相绕组等效电路，建立异步电机定子单相绕组的状态微分方程；

(6)根据Buck-Boost矩阵变换器和异步电机定子单相绕组的状态微分方程，得到系统的动态方程；

(7)根据系统的动态方程设计系统的控制函数；

(8)根据系统动态方程和控制函数，得到Buck-Boost矩阵变换器中对应功率开关的占空比；

(9)根据步骤(8)中获得的Buck-Boost矩阵变换器中功率开关的占空比，对Buck-Boost矩阵变换器中对应功率开关进行控制，在Buck-Boost矩阵变换器输出端获得与其参考输出电压一致的输出电压，实现异步电机实际转速对给定转速的准确跟踪。

本发明的有益效果在于：本发明根据异步电机的给定转速，同时检测其实际转速，经基于PI-IP控制的矢量控制算法获得异步电机的给定电压，并以该给定电压作为BBMC的参考输出电压；再以BBMC中电容电压与电感电流作为系统控制变量，经有限时间控制算法得到BBMC中对应功率开关的占空比；再根据该占空比及相应的开关周期输出控制信号控制BBMC中对应功率开关的开通时间，由此可在BBMC输出端获得与其参考输出电压一致的输出电压。本发明可实现异步电机给定转速的准确跟踪，达到对异步电机转速的准确控制。

附图说明

图1为本发明中BBMC的主电路拓扑结构图。