基于無傳感器的高壓級聯變頻器矢量控制系統及其控制方法，涉及級聯變頻器控制領域。本發明專利技術是為了解決現有永磁同步電機運動控制系統復雜，可靠性差，并且對電機的控制穩定性差的問題。本發明專利技術所述的將三相交流電流解耦為勵磁分量和轉矩分量，然后模仿直流電動機控制方法對其進行控制。它可用于對電機的矢量控制。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及基于無傳感器的高壓級聯變頻器矢量控制系統及方法。屬于級聯變頻 器控制領域。
技術介紹
交流變頻調速控制系統控制策略很多，區別也很大。控制對象包括頻率、電壓、電 流、磁通、轉矩、轉速、位置等，而每一控制對象又有許多控制策略。特別是隨著新控制理論 的應用，新的控制策略不斷出現，高性能的控制策略已使交流調速系統的性能達到或超過 直流調速系統。在傳統的永磁同步電機運動控制系統中，通常采用光電編碼器或者旋轉變 壓器來檢測轉子速度和位置，然而，傳感器增加了系統的成本，同時降低了系統的可靠性， 并且現有的對直流電機的控制需要濾波裝置和均壓電路，開關損耗大，諧波含量高，波形畸 變大，造成電機控制的穩定性差。
技術實現思路
本專利技術是為了解決現有永磁同步電機運動控制系統復雜，可靠性差，并且對電機 的控制穩定性差的問題。現提供基于無傳感器的高壓級聯變頻器矢量控制系統及其控制方 法。 基于無傳感器的高壓級聯變頻器矢量控制系統，它包括移相變壓器、電流采樣處 理電路、電流霍爾傳感器、電壓霍爾傳感器、DSP主控板、PffM分配板、信號隔離驅動單元、六 級聯三相逆變器和永磁同步電機， DSP主控板包括第一減法器、第二減法器、第三減法器、速度控制器、派克變換模 塊、派克逆變換模塊、克拉克變換模塊、克拉克逆變換模塊、第一 PI控制器、第二PI控制器 和自適應觀測器， 六級聯三相逆變器包括功率單元Al、功率單元A2、功率單元A3、功率單元A4、功率 單元A5、功率單元A6、功率單元B1、功率單元B2、功率單元B3、功率單元B4、功率單元B5、功 率單元B6、功率單元C1、功率單元C2、功率單元C3、功率單元C4、功率單元C5和功率單元 C6， 功率單元Al的一端連接功率單元A2的一端，功率單元A2的另一端連接功率單元 A3的一端，功率單元A3的另一端連接功率單元A4的一端，功率單元A4的另一端連接功率 單元A5的一端，功率單元A5的另一端連接功率單元A6的一端， 功率單元Bl的一端連接功率單元B2的一端，功率單元B2的另一端連接功率單元 B3的一端，功率單元B3的另一端連接功率單元M的一端，功率單元M的另一端連接功率 單元B5的一端，功率單元B5的另一端連接功率單元B6的一端， 功率單元Cl的一端連接功率單元C2的一端，功率單元C2的另一端連接功率單元 C3的一端，功率單元C3的另一端連接功率單元C4的一端，功率單元C4的另一端連接功率 單元C5的一端，功率單元C5的另一端連接功率單元C6的一端， 功率單元Al的另一端、功率單元Bl的另一端同時連接功率單元Cl的另一端， 功率單元A6的另一端、功率單元B6的另一端和功率單元C6的另一端連接永磁同 步電機的三相交流信號輸入端， 三相交流輸入端作為移相變壓器的輸入端，移相變壓器的三相交流信號輸出端均 連接每個功率單元的三相交流信號輸入端， 功率單元A6的另一端和功率單元B6的另一端分別連接電流霍爾傳感器的逆變信 號輸入端和電壓霍爾傳感器的逆變信號輸入端，電流霍爾傳感器的電流信號輸出端連接電 流采樣處理電路的電流信號輸入端，電流采樣處理電路的電流信號輸出端i a，ib，i。連接克 拉克變換模塊的電流信號輸入端ia，ib，i。，電壓霍爾傳感器的電壓信號輸出端u a，ub，u。連接 克拉克變換模塊的電壓信號輸入端Ua, Ub, U。， 克拉克變換模塊的兩相靜止坐標系下的電流信號輸出端i α, i e連接派克變換模塊 的兩相靜止坐標系下的電流信號輸入端i。，ie， 克拉克變換模塊的兩相靜止坐標系下的電壓信號輸出端ua，Ufi連接派克變換模 塊的兩相靜止坐標系下的電壓信號輸入端U a，Ufi， 派克變換模塊的電流信號輸出端id同時連接第二減法器的電流信號輸入端i ,和 自適應觀測器的電流信號輸入端id， 派克變換模塊的電流信號輸出端iq同時連接第三減法器的電流信號輸入端i q和 自適應觀測器的電流信號輸入端iq， 直軸電流給定信號 < 作為第三減法器的輸入端，第三減法器的電流信號輸出端連 接第二PI控制器的電流信號輸入端，第二PI控制器的q軸電壓給定信號輸出端，連接派 克逆變換模塊的q軸電壓給定信號輸入端<，派克逆變換模塊的靜止坐標第下β軸電壓 信號輸出端連接克拉克逆變換模塊的靜止坐標系下β軸電壓信號輸入端％ . 派克變換模塊的電壓信號輸出端Ud連接自適應觀測器的電壓信號號輸入端u d， 派克變換模塊的電壓信號輸出端Uq連接自適應觀測器的電壓信號輸入端u q， 自適應觀測器的轉速信號輸出端ω連接第一減法器的轉速信號輸入端ω，自適 應觀測器的角度信號輸出端同時連接派克變換模塊的角度信號輸入端Θ JP派克逆變 換模塊的角度信號輸入端θ ρ 速度參考值ω#作為第一減法器的轉速信號輸入端， 第一減法器的轉速信號輸出端連接速度控制器的轉速信號輸入端， 速度控制器的q軸電流給定信號輸出端^連接第三減法器的q軸電流給定信號輸 入端(;， 第三減法器的電流信號輸出端連接第一 PI控制器的電流信號輸入端， 第一 PI控制器的q軸電壓給定信號輸出端<連接派克逆變換模塊的q軸電壓給 定信號輸入端， 派克逆變換模塊的靜止坐標系下α軸電壓*4輸出端連接克拉克逆變換模塊的靜 止坐標系下α軸電壓<， 克拉克逆變換模塊的三相電壓數字參考信號uAraf、uBraf和U fref輸出端分別連接PffM 分配板的三相電壓數字參考信號輸入端uAraf、uBra#P u &(；f, PffM分配板的三相PffM信號輸出端連接信號隔離驅動電路的三相PffM信號輸入端， 信號隔離驅動電路的三相驅動信號輸出端連接各功率單元。 基于無傳感器的高壓級聯變頻器矢量控制系統實現的矢量控制方法，它包括以下 內容， 步驟一、移相變壓器將接收的三相交流電給六級聯三相逆變器，通過六級聯三相 逆變器逆變之后，驅動電機運轉， 電機運行期間，由電流霍爾傳感器和電壓霍爾傳感器分別檢測電機的定子三相 電流信號i a，ib，i。和三相電壓信號u a，ub，u。，電機的定子三相電流信號ia，ib，i。經過電流 采樣處理電路10處理后，將處理后的電機的定子三相電流信號i a，ib，i。和三相電壓信號 ua，ub，u。經過克拉克變換模塊變換為兩相靜止坐標系下的電流i α，ie和兩相靜止坐標系下 的電壓Ua，Ufi，再經過派克變換模塊的變換得到dq坐標系下的兩路電流信號i q、id和兩路 電壓信號Uq、Ud， 兩路電流信號iq、ijP兩路電壓信號U q、叫通過自適應觀測器的計算獲得電機轉 速ω和磁鏈角度Θ y該磁鏈角度^同時輸入到派克變換模塊和派克你逆變換模塊中， 步驟二、步驟一獲得的電機轉速ω與輸入的轉速參考值在第一減法器中進行 運算后，輸出結果經過速度控制器進行比較，輸出給定的q軸電流，與派克變換模塊輸出的 一路電流信號i q在第三減法器中進行加法運算后，將結果輸出給第一 PI控制器，從而得到 給定的q軸電壓，同時，派克變換模塊輸出的另一路電流信號、與直軸給定電流同時輸 入到第二減法器中進行運算，輸出結果通過第二PI控制器的控制，獲得給定的的d軸電壓 // d， 給定的q軸電壓和給定的的d軸電壓、同時通過派克逆本文檔來自技高網...
【技術保護點】
基于無傳感器的高壓級聯變頻器矢量控制系統，其特征在于，它包括移相變壓器（1）、電流采樣處理電路（10）、電流霍爾傳感器（5）、電壓霍爾傳感器（6）、DSP主控板（7）、PWM分配板（8）、信號隔離驅動單元（9）、六級聯三相逆變器（3）和永磁同步電機（4），DSP主控板（7）包括第一減法器（7?4）、第二減法器（7?11）、第三減法器（7?6）、速度控制器（7?5）、派克變換模塊（7?2）、派克逆變換模塊（7?9）、克拉克變換模塊（7?1）、克拉克逆變換模塊（7?10）、第一PI控制器（7?7）、第二PI控制器（7?8）和自適應觀測器（7?3），六級聯三相逆變器（3）包括功率單元A1、功率單元A2、功率單元A3、功率單元A4、功率單元A5、功率單元A6、功率單元B1、功率單元B2、功率單元B3、功率單元B4、功率單元B5、功率單元B6、功率單元C1、功率單元C2、功率單元C3、功率單元C4、功率單元C5和功率單元C6，功率單元A1的一端連接功率單元A2的一端，功率單元A2的另一端連接功率單元A3的一端，功率單元A3的另一端連接功率單元A4的一端，功率單元A4的另一端連接功率單元A5的一端，功率單元A5的另一端連接功率單元A6的一端，功率單元B1的一端連接功率單元B2的一端，功率單元B2的另一端連接功率單元B3的一端，功率單元B3的另一端連接功率單元B4的一端，功率單元B4的另一端連接功率單元B5的一端，功率單元B5的另一端連接功率單元B6的一端，功率單元C1的一端連接功率單元C2的一端，功率單元C2的另一端連接功率單元C3的一端，功率單元C3的另一端連接功率單元C4的一端，功率單元C4的另一端連接功率單元C5的一端，功率單元C5的另一端連接功率單元C6的一端，功率單元A1的另一端、功率單元B1的另一端同時連接功率單元C1的另一端，功率單元A6的另一端、功率單元B6的另一端和功率單元C6的另一端連接永磁同步電機（4）的三相交流信號輸入端，三相交流輸入端作為移相變壓器（1）的輸入端，移相變壓器（1）的三相交流信號輸出端均連接每個功率單元的三相交流信號輸入端，功率單元A6的另一端和功率單元B6的另一端分別連接電流霍爾傳感器（5）的交流信號輸入端和電壓霍爾傳感器（6）的交流信號輸入端，電流霍爾傳感器（5）的電流信號輸出端連接電流采樣處理電路（10）的電流信號輸入端，電流采樣處理電路（10）的電流信號輸出端ia,ib,ic連接克拉克變換模塊（7?1）的電流信號輸入端ia,ib,ic，電壓霍爾傳感器的電壓信號輸出端ua,ub,uc連接克拉克變換模塊（7?1）的電壓信號輸入端ua,ub,uc，克拉克變換模塊（7?1）的兩相靜止坐標系下的電流信號輸出端iα，iβ連接派克變換模塊（7?2）的兩相靜止坐標系下的電流信號輸入端iα，iβ，克拉克變換模塊（7?1）的兩相靜止坐標系下的電壓信號輸出端uα，uβ連接派克變換模塊（7?2）的兩相靜止坐標系下的電壓信號輸入端uα，uβ，派克變換模塊（7?2）的電流信號輸出端id同時連接第二減法器（7?11）的電流信號輸入端id和自適應觀測器（7?3）的電流信號輸入端id，派克變換模塊（7?2）的電流信號輸出端iq同時連接第三減法器（7?6）的電流信號輸入端iq和自適應觀測器（7?3）的電流信號輸入端iq，直軸電流給定信號作為第三減法器（7?11）的輸入端，第三減法器（7?11）的電流信號輸出端連接第二PI控制器（7?8）的電流信號輸入端，第二PI控制器（7?8）的q軸電壓給定信號輸出端連接派克逆變換模塊（7?9）的q軸電壓給定信號輸入端派克逆變換模塊（7?9）的靜止坐標系下β軸電壓信號輸出端連接克拉克逆變換模塊（7?10）的靜止坐標系下β軸電壓信號輸入端派克變換模塊（7?2）的電壓信號輸出端ud連接自適應觀測器（7?3）的電壓信號號輸入端ud，派克變換模塊（7?2）的電壓信號輸出端uq連接自適應觀測器（7?3）的電壓信號輸入端uq，自適應觀測器（7?3）的轉速信號輸出端ω連接第一減法器（7?4）的轉速信號輸入端ω，自適應觀測器（7?3）的角度信號輸出端θr同時連接派克變換模塊（7?2）的角度信號輸入端θr和派克逆變換模塊（7?9）的角度信號輸入端θr，速度參考值ω*作為第一減法器的轉速信號輸入端，第一減法器（7?4）的轉速信號輸出端連接速度控制器（7?5）的轉速信號輸入端，速度控制器（7?5）的q軸電流給定信號輸出端連接第三減法器（7?6）的q軸電流給定信號輸入端第三減法器（7?6）的電流信號輸出端連接第一PI控制器（7?7）的電流信號輸入端，第一PI控制器（7?7）的q軸電壓給定信號輸出端連接派克逆變換模塊（7?9）的q軸電壓給定信號輸入端派克逆變換模塊（7?9）的靜止坐標系下α軸電壓輸出端連接克拉克逆變換模...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳曉雷，高晗櫻，宿海濤，
申請(專利權)人：國家電網公司，黑龍江省電力科學研究院，哈爾濱華奧新技術開發有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11
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