[发明专利]一种电励磁同步电机V/F控制的平滑起动方法及系统

说明书

本发明公开了一种电励磁同步电机V/F控制的平滑起动方法及系统，涉及电机控制技术，解决了开环控制无法定位转子初始位置，导致起动时异步起动，电流波动大、易过流的问题，其技术方案要点包括：在电励磁同步电机进入励磁阶段时，采集定子的三相感应电动势，计算转子初始角度；当电励磁同步电机进入I/F控制阶段时，采集电励磁同步电机的三相电流与电压，经双闭环控制调节转速和转矩电流；当运行转速达到设定的切换转速时，通过平滑函数数学模型计算输出的电压幅值，进入V/F控制阶段；本发明观测转子初始角度，使得电机平稳起动，通过I/F双闭环控制，提高系统的抗失步能力和稳定性，并且构造平滑函数，平滑过渡V/F控制。

技术领域

本发明涉及电机控制技术，更具体地说，它涉及一种电励磁同步电机V/F控制的平滑起动方法及系统。

背景技术

常规V/F控制参考理论V/F曲线，确定变频器在不同转速下的稳态输出电压，以此对同步电机进行开环控制。当系统稳定运行时，电机定子电流跟随外部负载转矩变化，有功电流和无功电流较为稳定。该控制方法原理简单、对电机参数依赖小、使用成本低，因此应用广泛。但开环控制无法定位转子初始位置，从而导致起动时异步起动，电流波动大、易过流。

发明内容

本申请的目的是提供一种电励磁同步电机V/F控制的平滑起动方法及系统，在起动之初观测转子初始角度，使得电机平稳起动进入I/F控制阶段，通过构建I/F双闭环控制，提高系统的抗失步能力和稳定性，并且构造平滑函数，使得I/F控制平滑过渡V/F控制，解决上述背景技术中存在的问题。

本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：方法包括：

S1、在电励磁同步电机进入励磁阶段时，采集定子的三相感应电动势，通过所述三相感应电动势计算转子初始角度；

S2、当电励磁同步电机磁链建立完毕进入I/F控制阶段时，采集电励磁同步电机的三相电流与电压，经内环有功功率控制环反馈至目标转速以调节转速，经外环无功功率控制环反馈至目标转矩电流以调节转矩电流；

S3、当运行转速达到设定的切换转速时，通过平滑函数数学模型计算输出的电压幅值，进入V/F控制阶段。

采用上述技术方案，电励磁同步电机进入励磁阶段时，通过电励磁同步电机的三相感应电动势求解电机转子初始角度，避免异步起动；当电励磁同步电机磁链建立完毕时，电机平稳起动进入I/F控制阶段，I/F控制阶段通过电励磁同步电机的三相电流等参数观测有功功率和无功功率，通过内环有功功率控制环和外环无功功率控制环实时调节给定的目标转速和目标转矩电流，使得电机负载能力得到较大提升，不易失步；随着转速上升，电机运行转速达到设定的切换转速后，利用平滑函数将由I/F控制产生的输出电压幅值逐步平滑转变为V/F控制算法产生的输出电压幅值，进入V/F控制阶段，避免I/F直接转换为V/F时造成的大电流冲击。

进一步的，步骤S1包括：

S11、采集定子的三相感应电动势，经过3/2变换和坐标转换后，得到MT旋转坐标系下的M轴电压观测值和T轴电压观测值；

S12、对所述M轴电压观测值进行积分处理，得到定子磁链，通过所述定子磁链和T轴电压观测值计算转速，对所述转速进行积分，得到转子初始角度。

进一步的，步骤S2中，所述内环有功功率控制环，包括：

采集电励磁同步电机的三相电流和三相电压，通过3/2变换得到静止两相坐标系下的电流和电压，并计算有功功率；

将有功功率的高频分量反馈至目标转速，从而调节转速。

进一步的，步骤S2中，所述外环无功功率控制环，包括：

通过静止两相坐标系下的电流、DQ转子旋转坐标系下的q轴电感、励磁磁链和经内环有功功率控制环调节后的转速计算无功功率观测值与真实值的差值；