[发明专利]一种交流励磁同步电机控制装置及方法

摘要

本发明一种交流励磁同步电机控制装置及方法，属于机电控制工程领域，本发明采用变频控制器对绕线式电机转子绕组进行交流励磁的方法，通过转子控制电机的励磁电流，提高励磁效率，使系统的容量降至电机容量的20％以内，大幅度减少了变频控制器的容量，大大降低了设备成本；而电机运行的有功功率通过电网由定子绕组提供，可以控制到定子侧功率因数为1，励磁控制使调速系统更加合理，高效，实现四象限运行。

主权项

一种交流励磁同步电机控制装置，其特征在于，包括频率转换模块、转速环调节器、转子电流计算模块、电流环调节器、SVPWM模块、坐标变换模块、第一角度转换模块、第二角度转换模块、逆变器、定子磁链计算模块、第一电流互感器和第二电流互感器，其中，频率转换模块：用于根据电网工频与目标频率之间的关系，获得设定的目标频率所对应的励磁目标频率，并将励磁目标频率发送至转速环调节器中；转速环调节器：初始状态时，用于采用PI控制算法对励磁目标频率进行计算，获得转子励磁频率，并将转子励磁频率发送至转子电流计算模块；产生反馈信号时，用于采用PI控制算法对励磁反馈频率与励磁目标频率之间的偏差进行计算，获得新的转子励磁频率，并将新的转子励磁频率发送至转子电流计算模块；转子电流计算模块：用于根据转子励磁频率和转子励磁电压之间的线性关系，确定获得的转子励磁频率所对应的转子励磁电压；再根据电机反电势、电机转子电阻、电机转子电感、电机滑差与转子励磁电压之间的关系，获得给定转子励磁电流，并将给定转子励磁电流发送至电流环调节器中；电流环调节器：初始状态时，用于采用PI控制算法对给定转子励磁电流进行计算，获得参考电压矢量，并发送至SVPWM模块中；当产生反馈信号时，用于采用PI控制算法对反馈转子电流与给定转子励磁电流之间的差值进行计算，获得新的参考电压矢量，并发送至SVPWM模块中；SVPWM模块：用于采用空间矢量调制方法，根据给定的系统直流母线电压值对参考电压矢量的幅值进行限制；并根据获得的定子磁链电角度、电机转子的初始机械空间电角度、励磁电流空间磁链电角度和拉力电角度确定参考电压矢量旋转的角度，获得逆变器中六个开关管的驱动信号，并发送至逆变器中；逆变器：用于将直流母线电压通过三路六个开关管逆变成三相交流电压，发送驱动信号，实现对电机转子的驱动，控制电机转子的转动；定子磁链计算模块：用于对采集的电网三相电流进行计算，获得定子磁链电角度，并发送至SVPWM模块中；坐标变换模块：包括克拉克变换及帕克变换，用于对采集的三相转子电流进行坐标变换，获得反馈转子电流；第一角度转换模块：用于对励磁目标频率进行角度转换，获得励磁电流空间磁链电角度，并将获得的励磁电流空间磁链电角度发送至SVPWM模块；第二角度转换模块：用于对实际转动频率进行角度变换，获得实际转子机械空间电角度，并将实际转子机械空间电角度反馈至SVPWM模块；第一电流互感器：用于采集电网三相电流，并将采集的电网三相电流发送至定子磁链计算模块中；第二电流互感器：用于采集三相转子电流，将三相转子电流发送至克拉克‑帕克变换模块中。