一種用于異步電機的控制系統(tǒng)及采用此系統(tǒng)的控制方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)的第一目的在于提供一種用于異步電機的控制系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)矩給定模塊、弱磁查表模塊、坐標變換模塊、轉(zhuǎn)矩電流修正模塊、PI運算和解耦模塊以及坐標變換及SVPWM模塊。本發(fā)明專利技術(shù)具有結(jié)構(gòu)精簡、適用于異步電機且操作方便的優(yōu)勢。本發(fā)明專利技術(shù)的第二目的在于提供一種控制方法，具有轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應時間短和不存在電壓飽和現(xiàn)象的特點，具體包括以下步驟：第一步：獲取弱磁表；第二步：轉(zhuǎn)矩電流修正模塊輸出修正后的交軸電流給定值；坐標變換模塊輸出直軸電流實際值和交軸電流實際值；第三步：PI運算和解耦模塊輸出直軸電壓給定值和交軸電壓給定值；第四步：坐標變換及SVPWM模塊對異步電機的運行進行控制。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及電機控制
，具體涉及一種用于異步電機的控制系統(tǒng)及采用此系統(tǒng)的控制方法。
技術(shù)介紹
隨著空氣污染治理壓力加劇，國家越來越重視新能源汽車的推廣。純電動汽車零排放的優(yōu)點使其成為新能源汽車主力軍。其中純電動物流車以其獨特的使用環(huán)境備受關(guān)注。異步電機以其低成本優(yōu)勢占據(jù)著低端車大部分市場。為了獲得較寬的調(diào)速范圍，異步電機只能通過弱磁控制調(diào)節(jié)直軸勵磁電流來維持高速時的電壓平衡。現(xiàn)有的異步電機弱磁控制方法主要有：1、傳統(tǒng)弱磁法，傳統(tǒng)弱磁法即勵磁電流與轉(zhuǎn)速成反比，該方法往往會使電壓提前達到飽和而限制進一步升速。2、電壓閉環(huán)PI弱磁法，電壓閉環(huán)PI弱磁法無法避免由于瞬間干擾或者抖動導致的錯誤控制，且由于電壓環(huán)積分環(huán)節(jié)的存在會導致轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應時間較長。綜上所述，急需一種適用于異步電機且具有轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應快和系統(tǒng)穩(wěn)定性好的控制系統(tǒng)及其控制方法以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的第一目的在于提供一種結(jié)構(gòu)精簡、適用于異步電機且操作方便的控制系統(tǒng)，具體技術(shù)方案如下：一種用于異步電機的控制系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)矩給定模塊、分別與異步電機連接的弱磁查表模塊和坐標變換模塊、同時與所述轉(zhuǎn)矩給定模塊和所述弱磁查表模塊兩者連接的轉(zhuǎn)矩電流修正模塊、同時與所述弱磁查表模塊、坐標變換模塊和轉(zhuǎn)矩電流修正模塊三者連接的PI運算和解耦模塊以及同時與異步電機和所述PI運算和解耦模塊兩者連接的坐標變換及SVPWM模塊；所述轉(zhuǎn)矩給定模塊根據(jù)轉(zhuǎn)矩給定值輸出交軸電流給定值；所述弱磁查表模塊根據(jù)輸入的電機實際轉(zhuǎn)速和弱磁前直軸電流給定值得到直軸電流給定值進行輸出；所述坐標變換模塊根據(jù)輸入的A相電流值和B相電流值，經(jīng)clark變換和park變換得到同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的直軸電流實際值和交軸電流實際值進行輸出；所述轉(zhuǎn)矩電流修正模塊根據(jù)輸入的交軸電流給定值和直軸電流給定值，對比弱磁前的直軸電流給定值和弱磁后的直軸電流給定值來確定弱磁系數(shù)，最后輸出修正后的交軸電流給定值；所述PI運算和解耦模塊根據(jù)輸入的修正后的交軸電流給定值、直軸電流給定值、交軸電流實際值以及直軸電流實際值輸出直軸電壓給定值和交軸電壓給定值；所述坐標變換及SVPWM模塊根據(jù)輸入的直軸電壓給定值和交軸電壓給定值輸出連異步電機，實現(xiàn)對異步電機的運行進行控制。以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述PI運算和解耦模塊采用PI調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)解耦。本專利技術(shù)的第二目的在于提供一種異步電機的控制方法，具有因不存在電壓閉環(huán)的積分環(huán)節(jié)而使其轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應時間非常短以及不存在電壓飽和現(xiàn)象的特點，具體技術(shù)方案是：一種控制方法，包括以下步驟：第一步：獲取弱磁表，并將弱磁表置入所述弱磁查表模塊中，所述弱磁查表模塊根據(jù)電機實際轉(zhuǎn)速和弱磁前直軸電流給定值得到直軸電流給定值進行輸出；通過所述轉(zhuǎn)矩給定模塊根據(jù)轉(zhuǎn)矩給定值通過分段擬合的方法得到交軸電流給定值進行輸出；第二步：所述轉(zhuǎn)矩電流修正模塊根據(jù)第一步中輸出的直軸電流給定值和交軸電流給定值對比弱磁前的直軸電流給定值和弱磁后的直軸電流給定值來確定弱磁系數(shù)，輸出修正后的交軸電流給定值；所述坐標變換模塊根據(jù)異步電機的A相電流值和B相電流值，經(jīng)clark變換和park變換輸出同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的直軸電流實際值和交軸電流實際值；第三步：所述PI運算和解耦模塊根據(jù)第二步中輸出的修正后的交軸電流給定值、交軸電流實際值和直軸電流實際值以及第一步中輸出的直軸電流給定值輸出直軸電壓給定值和交軸電壓給定值；第四步：所述坐標變換及SVPWM模塊根據(jù)第三步中輸出的直軸電壓給定值和交軸電壓給定值對異步電機的運行進行控制。以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述第一步中弱磁表的具體獲得方法是：采用恒壓頻比開環(huán)控制異步電機，使異步電機在額定轉(zhuǎn)速和額定電壓下空載運行，記錄此時三相電流的有效值，取三相電流的有效值的平均值作為額定勵磁電流；等比例系數(shù)k2減小給定電壓值，記錄相應的三相電流平均值，其中：電壓取點為U、(1-k2)U、(1-2*k2)U、……、(1-n*k2)U，對應的轉(zhuǎn)速取點為n、n/(1-k2)、n/(1-2*k2)、……、n/(1-n*k2)；取每相鄰兩點擬合成直線即得弱磁表。以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述第一步中分段擬合的方法具體是：給定額定勵磁電流，直軸電流給定值從0開始以步長為2A逐漸增加至異步電機的最大輸出扭矩，記錄相應的扭矩值；采用最小二乘法得到擬合直線；將該擬合直線置入所述轉(zhuǎn)矩給定模塊中，給定直軸電流給定值從0開始，步長為2逐漸增加直至異步電機的最大輸出扭矩，記錄實際扭矩值，計算各點相應的扭矩偏差；以扭矩偏差超過3牛米的點為端點，將直線分成依次連接的若干段，同一段內(nèi)除去端點外其他各點的扭矩偏差不超過3牛米。以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述第二步中輸出修正后的交軸電流給定值具體通過以下方法獲得：獲取系數(shù)K，系數(shù)K為弱磁前的直軸電流給定值與弱磁后的直軸電流給定值的比值；輸出修正后的交軸電流給定值為交軸電流給定值的K倍。本專利技術(shù)的控制方法與電壓閉環(huán)PI弱磁法相比，避免了積分環(huán)節(jié)帶來的系統(tǒng)延時，提高了轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應時間；本專利技術(shù)的控制方法與傳統(tǒng)弱磁法相比不存在電壓飽和現(xiàn)象，增加了系統(tǒng)穩(wěn)定性。除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本專利技術(shù)還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本專利技術(shù)作進一步詳細的說明。附圖說明構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本專利技術(shù)的進一步理解，本專利技術(shù)的示意性實施例及其說明用于解釋本專利技術(shù)，并不構(gòu)成對本專利技術(shù)的不當限定。在附圖中：圖1是本專利技術(shù)優(yōu)選實施例1的用于異步電機的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1、異步電機；2.1、轉(zhuǎn)矩給定模塊，2.2、弱磁查表模塊，2.3、坐標變換模塊，2.4、轉(zhuǎn)矩電流修正模塊，2.5、PI運算和解耦模塊，2.6、坐標變換及SVPWM模塊。具體實施方式以下結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的實施例進行詳細說明，但是本專利技術(shù)可以根據(jù)權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。實施例1：參見圖1，一種用于異步電機的控制系統(tǒng)，適用于型號為YBQ132-15-108V02的異步電機(還可以適合其他型號的異步電機)，具體包括轉(zhuǎn)矩給定模塊2.1、分別與異步電機1連接的弱磁查表模塊2.2和坐標變換模塊2.3、同時與所述轉(zhuǎn)矩給定模塊2.1和所述弱磁查表模塊2.2兩者連接的轉(zhuǎn)矩電流修正模塊2.4、同時與所述弱磁查表模塊2.2、坐標變換模塊2.3和轉(zhuǎn)矩電流修正模塊2.4三者連接的PI運算和解耦模塊2.5以及同時與異步電機1和所述PI運算和本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種用于異步電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括轉(zhuǎn)矩給定模塊(2.1)、分別與異步電機(1)連接的弱磁查表模塊(2.2)和坐標變換模塊(2.3)、同時與所述轉(zhuǎn)矩給定模塊(2.1)和所述弱磁查表模塊(2.2)兩者連接的轉(zhuǎn)矩電流修正模塊(2.4)、同時與所述弱磁查表模塊(2.2)、坐標變換模塊(2.3)和轉(zhuǎn)矩電流修正模塊(2.4)三者連接的PI運算和解耦模塊(2.5)以及同時與異步電機(1)和所述PI運算和解耦模塊(2.5)兩者連接的坐標變換及SVPWM模塊(2.6)；所述轉(zhuǎn)矩給定模塊(2.1)根據(jù)轉(zhuǎn)矩給定值得到交軸電流給定值輸出給所述轉(zhuǎn)矩電流修正模塊(2.4)；所述弱磁查表模塊(2.2)根據(jù)輸入的電機實際轉(zhuǎn)速和弱磁前直軸電流給定值得到直軸電流給定值輸出給所述轉(zhuǎn)矩電流修正模塊(2.4)；所述坐標變換模塊(2.3)根據(jù)輸入的A相電流值和B相電流值，經(jīng)clark變換和park變換輸出同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的直軸電流實際值和交軸電流實際值給所述PI運算和解耦模塊(2.5)；所述轉(zhuǎn)矩電流修正模塊(2.4)根據(jù)輸入的交軸電流給定值和直軸電流給定值，對比弱磁前的直軸電流給定值和弱磁后的直軸電流給定值來確定弱磁系數(shù)，最后輸出修正后的交軸電流給定值給所述PI運算和解耦模塊(2.5)；所述PI運算和解耦模塊(2.5)根據(jù)輸入的修正后的交軸電流給定值、直軸電流給定值、交軸電流實際值以及直軸電流實際值輸出直軸電壓給定值和交軸電壓給定值給所述坐標變換及SVPWM模塊(2.6)；所述坐標變換及SVPWM模塊(2.6)根據(jù)輸入的直軸電壓給定值和交軸電壓給定值輸出連異步電機，實現(xiàn)對異步電機的運行進行控制。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于異步電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括轉(zhuǎn)矩給定模塊(2.1)、分別與異步
電機(1)連接的弱磁查表模塊(2.2)和坐標變換模塊(2.3)、同時與所述轉(zhuǎn)矩給定模塊(2.1)
和所述弱磁查表模塊(2.2)兩者連接的轉(zhuǎn)矩電流修正模塊(2.4)、同時與所述弱磁查表模塊
(2.2)、坐標變換模塊(2.3)和轉(zhuǎn)矩電流修正模塊(2.4)三者連接的PI運算和解耦模塊(2.5)
以及同時與異步電機(1)和所述PI運算和解耦模塊(2.5)兩者連接的坐標變換及SVPWM模塊
(2.6)；
所述轉(zhuǎn)矩給定模塊(2.1)根據(jù)轉(zhuǎn)矩給定值得到交軸電流給定值輸出給所述轉(zhuǎn)矩電流修
正模塊(2.4)；
所述弱磁查表模塊(2.2)根據(jù)輸入的電機實際轉(zhuǎn)速和弱磁前直軸電流給定值得到直軸
電流給定值輸出給所述轉(zhuǎn)矩電流修正模塊(2.4)；
所述坐標變換模塊(2.3)根據(jù)輸入的A相電流值和B相電流值，經(jīng)clark變換和park變換
輸出同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的直軸電流實際值和交軸電流實際值給所述PI運算和解耦模塊
(2.5)；
所述轉(zhuǎn)矩電流修正模塊(2.4)根據(jù)輸入的交軸電流給定值和直軸電流給定值，對比弱
磁前的直軸電流給定值和弱磁后的直軸電流給定值來確定弱磁系數(shù)，最后輸出修正后的交
軸電流給定值給所述PI運算和解耦模塊(2.5)；
所述PI運算和解耦模塊(2.5)根據(jù)輸入的修正后的交軸電流給定值、直軸電流給定值、
交軸電流實際值以及直軸電流實際值輸出直軸電壓給定值和交軸電壓給定值給所述坐標
變換及SVPWM模塊(2.6)；
所述坐標變換及SVPWM模塊(2.6)根據(jù)輸入的直軸電壓給定值和交軸電壓給定值輸出
連異步電機，實現(xiàn)對異步電機的運行進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于異步電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述PI運算和解耦模
塊(2.5)采用PI調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)解耦。
3.一種用如權(quán)利要求1-2任意一項所述系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
第一步：獲取弱磁表，并將弱磁表置入所述弱磁查表模塊(2.2)中，所述弱磁查表模塊
(2.2)根據(jù)電機實際轉(zhuǎn)速和弱磁前直軸電流給定值得到直軸電流給定值進行輸出；通過所
述轉(zhuǎn)矩給定模塊(2.1)根據(jù)轉(zhuǎn)矩給定值通過分段擬合的方法得到交軸電流給定值進行輸

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉竹，萬炳呈，
申請(專利權(quán))人：湖南省耐為數(shù)控技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：湖南;43