[发明专利]基于VSG技术的同步电机背靠背调速方法及相关设备

说明书

本发明公开了一种基于VSG技术的同步电机背靠背调速方法及相关设备。本发明通过建立频率控制器、电压控制器、速度控制器及电流前馈控制器，形成背靠背调速系统；获取背靠背调速系统VSG转速，将VSG转速作为速度反馈构成无速度传感器闭环控制系统，以对同步电机进行调速。由于本发明技术方案中将VSG转速(即虚拟同步电机的转速)作为反馈速度，无需采用速度传感器，避免了复杂的矢量观测，而且其不存在延时，解决现有技术中VSG的同步电机调速响应延迟的技术问题，降低了速度调控的响应时间。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及基于VSG技术的同步电机背靠 背调速方法及相关设备。

背景技术

电励磁同步电机具有控制精度高、过载能力强、较高弱磁比的优点。调速 问题是其广泛应用过程中非常关键的问题之一，传统的同步电机调速技术中， 高性能方法往往依赖特定的电机参数和复杂的无速度传感器技术，但控制简 单、成本低廉的方法是低性能的。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是 现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供基于VSG技术的同步电机背靠背调速方法及 相关设备，旨在解决现有技术中VSG的同步电机调速复杂的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于VSG技术的同步电机背靠背调速 方法，所述基于VSG技术的同步电机背靠背调速方法包括以下步骤：

建立频率控制器、电压控制器、速度控制器及电流前馈控制器，形成 背靠背调速系统；

获取背靠背调速系统VSG转速，将VSG转速作为速度反馈构成无速度 传感器闭环控制系统，以对同步电机进行调速。

优选地，所述频率控制器包括：

其中，式中J是VSG虚拟惯量，ω是VSG的转子角频率，D_p是VSG的 阻尼系数，T_d是阻尼转矩，T_m是机械转矩，T_e是电磁转矩。

优选地，所述电压控制器包括：

E_m＝ωM_fi_f；

M_fi_f是定子绕组与转子绕组互感磁链的最大值，ω是VSG的转子角频率， E_m定子端电压。

优选地，通过如下公式计算M_fi_f：

其中，U_N是同步电动机额定电压，ω_N是转子额定角频率，M_fi_f是定子绕 组与转子绕组互感磁链的最大值。

优选地，所述速度控制器包括：

式中T_m是机械转矩，k_p和k_i是PI控制器的预设参数，ω_ref是给定参考转速， ω_s是实际工况下的转速。

优选地，所述电流前馈控制器包括：

和分别为VSG内电势的d轴和q轴分量，和分别为VSG端 电压的d轴和q轴分量，和分别为VSG定子电流的d轴和q轴分量， R_s为VSG定子绕组的电阻。