感應電機參數辨識的直流母線電容均壓控制方法技術

本發明專利技術涉及電機控制領域，特別是一種在辨識電機參數時控制直流母線電容電壓均衡的方法。在辨識感應電機參數時，通過檢測逆變器兩個直流母線電容上的電壓，然后控制器將兩個電壓進行比較，在不影響辨識電機參數的前提下選擇合適的開關狀態對電壓較高的直流母線電容進行放電，從而保持兩個直流母線電容均壓。采用上述方法后，在保證能正常進行感應電機參數辨識試驗的基礎上，可以簡單的通過控制器調節逆變器的開關狀態，對直流母線電容電壓較高的進行放電，控制直流母線電壓成均壓。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電機控制領域，特別是一種在辨識電機參數時控制直流母線電容電壓均衡的方法。
技術介紹
二極管箝位三電平逆變器因具有主功率電路IGBT耐壓低、輸出電壓諧波含量小等特點而廣泛應用于高壓、大功率PWM整流及逆變場合，而矢量控制將電機的勵磁電流和轉矩電流解耦，用轉子磁場定向方法實現轉矩的瞬時控制，因此三電平逆變器供電的異步電機矢量控制比較適合高性能的高壓大功率變頻調速度場合。但是矢量控制需要辨識電機參數，而電機參數辨識算法需要合適的逆變器控制方法，當三電平逆變器直流母線電容不均壓時，上、下電容中一個電容電壓小于一半的直流母線電壓，而另外一個電容電壓大于一 半的直流母線電壓，因此電壓大于一半直流母線電壓的電容增加了 IGBT管子電壓應力又使電機參數難以準確辨識，因此電機參數辨識時三電平逆變器直流母線電容的均壓控制相當重要。
技術實現思路
本專利技術需要解決的技術問題是如何在保證準確辨識電機參數的前提下控制逆變器直流母線電容均壓。為解決上述的技術問題，本專利技術包括以下步驟，a,通過控制器選擇逆變器的開關狀態，對電機分別進行直流試驗和單相試驗，通過試驗數據計算電機參數；b,在感應電機參數辨識試驗過程中，通過檢測裝置分別檢測直流母線電容Cl和C2兩端的電壓；c，判斷直流母線電容Cl兩端的電壓是否大于C2兩端的電壓，如果是，則進入步驟d;如果否，則進入步驟e;d,在保證感應電機參數識別試驗的反饋電流可以跟蹤給定電流的基礎上，通過控制器選擇逆變器的開關狀態給直流母線電容Cl放電，返回步驟b ;e,在保證感應電機參數識別試驗的反饋電流可以跟蹤給定電流的基礎上，通過控制器選擇逆變器的開關狀態給直流母線電容C2放電，返回步驟b。進一步的，所述步驟a中電機參數辨識試驗采用的逆變器為二極管箝位型三電平逆變器。進一步的，定義二極管箝位型三電平逆變器每相電路上逆變器開關狀態如下當SxU Sx2導通，Sx3、Sx4關斷時記為P狀態；Sx2、Sx3導通，SxU Sx4關斷時記為O狀態；SxU Sx2關斷Sx3、Sx4導通時記為N狀態；所述步驟a中逆變器選用三種開關狀態分別為PNN、NPN、NNP。進一步的，所述步驟d中給直流母線電容Cl放電時，逆變器選用的開關狀態為POO、OOP、OPO三種狀態之一。進一步的，所述步驟e中給直流母線電容C2放電時，逆變器選用的開關狀態為PNN、NNP、NPN三種狀態之一。進一步的，步驟b中所述檢測裝置為霍爾電壓傳感器。采用上述方法后，在保證能正常進行感應電機參數辨識試驗的基礎上，可以簡單的通過控制器調節逆變器的開關狀態，對直流母線電容電壓較高的進行放電，控制直流母線電壓成均壓。·附圖說明下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步詳細的說明。圖I為三電平逆變器供電的異步電機簡化系統原理圖。圖2為電機參數辨識時三相繞組中的一相處于開路狀態的電路原理圖。圖3為電機參數辨識時三相繞組中的兩相繞組短接的電路原理圖。圖4a為P狀態下逆變器IGBT開關狀態示意圖。圖4b為O狀態下逆變器IGBT開關狀態示意圖。圖4c為N狀態下逆變器IGBT開關狀態示意圖。圖5a為PNN狀態電流流向示意圖。圖5b為NPN狀態電流流向示意圖。圖5c為NNP狀態電流流向示意圖。圖6為電機參數辨識方法的結構框圖。圖7a為POO狀態電流流向示意圖。圖7b為OPO狀態電流流向示意圖。圖7c為OOP狀態電流流向示意圖。圖8為電機參數辨識中均壓控制實驗波形。具體實施例方式本專利技術是一種工程上實用的異步電機參數辨識時直流母線電容均壓控制方法，本專利技術采用的逆變器為二極管箝位型三電平逆變器。圖I為三電平逆變器供電的異步電機簡化系統原理圖，圖中異步電機用三相繞組模型代替。目前常用的異步電機參數辨識方法主要為利用直流試驗測試定子電阻，堵轉試驗(通過單相試驗實現)辨識定、轉子漏感和轉子電阻，空載試驗辨識定、轉子間的互感。在一些情形中辨識電機參數時不能旋轉電機，需要在停轉下獲得主電感和轉子時間常數，這些試驗基本全在單相試驗中完成，因此，直流試驗和單相試驗能辨識異步電機的所有參數。本專利技術分別以直流試驗和單相試驗的工作原理分析了二極管箝位型三電平逆變器母線電容電壓的工作狀態及不平衡原因，針對不平衡提出一種控制策略，該控制策略既能解決直流母線電容的不均衡，同時又能提高電機參數辨識方法的精度。當采用二極管箝位型三電平逆變器進行直流試驗或者單相試驗時，三電平逆變器的開關狀態沒有按照傳統的動態正常工作時的PWM方式進行調制，而是采用靜態下某些開關一直處于開通狀態或者關斷狀態，這種調制方法由于開關狀態選擇的局限性不能按照傳統的直流母線電容電壓平衡策略去控制均壓。為了說明異步電機參數辨識過程與三電平逆變器直流母線電容電壓之間的關系，將參數辨識過程歸結為直流試驗和單相試驗。直流試驗時為了得到辨識需要的直流電壓，將電機U，V，W三相繞組中的一相繞組處于開路狀態(如圖2所示)或者將兩相(V，W或者U，V或者U，W)橋臂的控制信號相同，即將電機的兩相繞組短接，如圖3所示，向電機施加直流信號，該直流電壓信號的幅值為直流母線電壓乘以開關的占空比。單相試驗是在直流試驗基礎上將給定電流疊加交流信號，其逆變器驅動方式與直流試驗時的驅動方式相同，因此在此將單相試驗等效為直流試驗。參數辨識時主功率電路等效為如圖3所不。所以，本專利技術的步驟a通過控制器選擇逆變器的開關狀態，對電機分別進行直流試驗和單相試驗，通過試驗數據計算電機參數。以U相電路為例對圖I中的開關狀態進行定義當Sal, Sa2導通Sa3，Sa4關斷時記為P狀態，Sa2, Sa3導通Sal, Sa4關斷時記為O狀態，Sal, Sa2關斷Sa3，Sa4導通時記為N狀態，三相的開關狀態如表I所示。圖4a、圖4b、 圖4c為P、O、N對應開關狀態下逆變器IGBT開關狀態。表I三電平逆變器的開關狀態(x=a，b, c)開關狀態 SxlSx2Sx3Sx4 ~ONONOFFOFF OFFONONOFF ~OFFOFFONON當進行直流試驗時，一般選用三種狀態分別進行試驗，然后對三種狀態的試驗結果求取平均值即可得到電機參數，這三種狀態分別為PNN，NPN, NNP，其中PNN狀態的電流路徑為C1正極一Sal — Sa2 — U相電機繞組一繞組中性點N— V相繞組(并聯W相繞組)一Sb3—Sb4(并聯Sc3—Sc4) — C2負極；另一條電流回路為C2正極一箝位二極管D5—Sa2—U相電機繞組一繞組中性點N— V相繞組(并聯W相繞組)一Sb3 — Sb4 (并聯Sc3 — Sc4) —C2負極，其電流流向如圖5a所示，回路的負載阻抗為(Rsa+ ω *Lsa) + (Rsb+ ω Lsb) //(Rsb+coLsb)，其中Rsa為電機繞組的等效電阻；Lsa為繞組的自感；ω為流過電機繞組的電流頻率。同樣可以得到NPN狀態和NNP的電流路徑，NPN狀態的電流路徑為C1正極一Sbl-Sb2—V相電機繞組一繞組中性點N-U相繞組(并聯W相繞組)一Sa3 — Sa4(并聯Sc3—Sc4)—C2負極；另一條電流回路為C2正極一箝位二極管一Sb2—V相電機繞組一繞組中性點N-UU相繞組(并聯W相繞組)一Sa3一Sa4 (并聯Sc3 —Sc4)一C2負極，其電流本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種感應電機參數辨識的直流母線電容均壓控制方法，其特征在于，包括以下步驟：a,通過控制器選擇逆變器的開關狀態，對電機分別進行直流試驗和單相試驗，通過試驗數據計算電機參數；b,在感應電機參數辨識試驗過程中，通過檢測裝置分別檢測直流母線電容C1和C2兩端的電壓；c,判斷直流母線電容C1兩端的電壓是否大于C2兩端的電壓，如果是，則進入步驟d；如果否，則進入步驟e；d,在保證感應電機參數識別試驗的反饋電流可以跟蹤給定電流的基礎上，通過控制器選擇逆變器的開關狀態給直流母線電容C1放電，返回步驟b；e,在保證感應電機參數識別試驗的反饋電流可以跟蹤給定電流的基礎上，通過控制器選擇逆變器的開關狀態給直流母線電容C2放電,返回步驟b。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳鑫兵，杜恩利，張貞飛，顧季蒙，
申請(專利權)人：常州聯力自動化科技有限公司，
類型：發明
國別省市：