專利名稱：：磁鏈控制下異步電機(jī)vvvf控制用直流預(yù)勵(lì)磁起動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明主要涉及增加變頻調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、減小起動(dòng)電流從而改善變頻器-異步電機(jī)系統(tǒng)的起動(dòng)性能，屬于電力電子應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：起動(dòng)性能是衡量變頻器_異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的重要指標(biāo)之一?；谑噶靠刂评碚摰拈]環(huán)控制方法能改善起動(dòng)性能，但在中大容量的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，由于開(kāi)關(guān)頻率低、開(kāi)關(guān)器件最小脈寬限制以及電機(jī)參數(shù)辨識(shí)、死區(qū)補(bǔ)償困難等因素，削弱了閉環(huán)控制的效果。電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中低速階段由于磁鏈觀測(cè)困難，閉環(huán)控制難以發(fā)揮出設(shè)計(jì)效果。與矢量控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)相比，VVVF(恒壓頻比控制模式)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)具有不依賴電機(jī)參數(shù)，不需要速度反饋，控制方法簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于變頻調(diào)速的風(fēng)機(jī)與水泵等系統(tǒng)。因此研究一種適用于VVVF開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的高性能的異步電機(jī)的起動(dòng)控制方法，對(duì)于變頻器-異步電機(jī)系統(tǒng)，尤其是中大容量系統(tǒng)十分重要。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于55kW，150kff,315kff的VVVF開(kāi)環(huán)控制調(diào)速系統(tǒng)中，在電機(jī)低頻起動(dòng)時(shí)很容易出現(xiàn)很大的沖擊電流。這種過(guò)大的起動(dòng)電流會(huì)對(duì)變頻器-電機(jī)系統(tǒng)的電機(jī)絕緣，開(kāi)關(guān)器件以及系統(tǒng)安全運(yùn)行造成極大的危害，另外還會(huì)造成其他的影響如(1)為了避免過(guò)大的起動(dòng)電流，經(jīng)常需要增加器件裕量。對(duì)于采用器件并聯(lián)結(jié)構(gòu)的變頻器，將在增加器件成本的同時(shí)增大變頻器的體積與散熱器制造成本。(2)盡管產(chǎn)生的沖擊電流大，但是輸出轉(zhuǎn)矩并不大，因此電機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)帶大轉(zhuǎn)矩負(fù)荷起動(dòng)時(shí)，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)法起動(dòng)的情況。(3)過(guò)大的起動(dòng)電流不僅會(huì)對(duì)自身設(shè)備造成傷害，而且可能會(huì)拉低電網(wǎng)電壓，影響同一電網(wǎng)上其他電氣設(shè)備正常運(yùn)行。采用傳統(tǒng)的VVVF方式直接起動(dòng)電機(jī)時(shí)，電機(jī)內(nèi)部磁鏈與反電勢(shì)幾乎為零，起始電壓幾乎完全加在定子漏抗上，造成很大的勵(lì)磁涌流，而實(shí)際與磁鏈正交的電流分量比例很低，這是傳統(tǒng)的VVVF控制下異步電機(jī)起動(dòng)電流大卻輸出轉(zhuǎn)矩低的主要原因。提高VVVF控制下電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的一種有效途徑是采用直流預(yù)勵(lì)磁控制方法，即在電機(jī)起動(dòng)前先建立固定方向與幅值的直流磁鏈，該方法對(duì)起動(dòng)過(guò)程中的第1尖峰電流抑制效果明顯。常規(guī)的直流預(yù)勵(lì)磁技術(shù)在電機(jī)起動(dòng)前在機(jī)端施加直流電壓從而在電機(jī)內(nèi)部注入直流電流，建立固定方向的直流磁鏈，然后直接進(jìn)入傳統(tǒng)的VVVf開(kāi)環(huán)控制電機(jī)起動(dòng)狀態(tài)。其理論基礎(chǔ)為起動(dòng)前進(jìn)行直流預(yù)勵(lì)磁時(shí)，轉(zhuǎn)子不動(dòng)，控制定子電流幅值為Ici,則定子磁鏈ψ3=Ls·I0+Lm-Ir(1)式中Ls為定子電感，Lm為互感。通過(guò)勵(lì)磁電流閉環(huán)系統(tǒng)，維持勵(lì)磁電流以Itl為中心上下小幅波動(dòng)，當(dāng)控制勵(lì)磁電流達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，轉(zhuǎn)子電流Ir=0，因此有￥s=Ls·I0(2)當(dāng)預(yù)勵(lì)磁完畢，電機(jī)起動(dòng)瞬間的矢量圖如圖1所示。其中Isl為勵(lì)磁電流矢量，Us2為起動(dòng)瞬間的定子電壓矢量。圖1中預(yù)勵(lì)磁結(jié)束并切換到電機(jī)起動(dòng)的瞬間，當(dāng)At足夠小時(shí)，認(rèn)為電機(jī)中的電流幾乎不變，即Isl=Is2(Isl為穩(wěn)態(tài)預(yù)勵(lì)磁電流矢量，Is2為起動(dòng)瞬間勵(lì)磁電流矢量)，此時(shí)磁鏈增量為(3)式中Us2為定子電壓矢量，Rs為定子電阻。在兩邊同時(shí)叉乘Is2有+風(fēng)=",風(fēng)(4)由于(=A(C'.,)(5)得到d'(6)式中Pn為電機(jī)極對(duì)數(shù)。在電機(jī)起動(dòng)前通過(guò)直流預(yù)勵(lì)磁建立方向與幅值恒定的直流磁鏈，能有效防止起動(dòng)過(guò)程中的勵(lì)磁涌流，而且根據(jù)(6)，若在電機(jī)起動(dòng)瞬間發(fā)出與勵(lì)磁電流正交的電壓矢量，就能產(chǎn)生在相同電流情況下的最大轉(zhuǎn)矩變化率，從而提高起動(dòng)性能。但是可以看到常規(guī)的直流預(yù)勵(lì)磁方法發(fā)揮作用的一個(gè)重要前提是起動(dòng)時(shí)定子磁鏈以及定子電流狀態(tài)與預(yù)勵(lì)磁中兩者的狀態(tài)需保持一致。即式(6)所能達(dá)到的電流抑制效果只能在起動(dòng)過(guò)程的前幾個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)起作用，隨著定子磁鏈開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，式(6)中的正交關(guān)系將難以保證，因此預(yù)勵(lì)磁效果也將迅速減弱。因此該方法對(duì)起動(dòng)過(guò)程中后續(xù)出現(xiàn)的尖峰電流抑制效果有限。本文在詳細(xì)分析電機(jī)起動(dòng)大電流原因與直流預(yù)勵(lì)磁技術(shù)基本原理的基礎(chǔ)上，在異步電機(jī)VVVF直流預(yù)勵(lì)磁起動(dòng)過(guò)程中嘗試加入磁鏈控制，以期獲得更好的起動(dòng)性能。
發(fā)明內(nèi)容若要拓寬預(yù)勵(lì)磁作用的有效區(qū)間，使其對(duì)起動(dòng)過(guò)程內(nèi)的后續(xù)尖峰電流產(chǎn)生抑制效果，關(guān)鍵在于式(6)在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中成立條件。根據(jù)(3)(5)得到(6)的完整表達(dá)式，正如(7)和⑶所示K禮”々、(7)^=P((U,2‘Λ,■Rs)Λ,+Ψ,⑴atat根據(jù)定子電壓矢量的方向?qū)Χㄗ与娏鞣纸猓玫接泄﹄娏鱅sd與無(wú)功電流Isq。若在起動(dòng)過(guò)程中無(wú)功電流Isq恒定，即dlsq/dt=0，則定子磁鏈幅值|Ψ」基本穩(wěn)定，將⑶式按定子電壓定向坐標(biāo)系展開(kāi)得到^==P(U,rih,+w^d(L+dt'1"))⑷^Pjus2-+式(9)中的第一項(xiàng)僅與輸入的定子電壓有關(guān)，第二項(xiàng)僅與有功電流的變化率有關(guān)。因此起動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)矩變化率可以近似表示為今m”"，dJp(10)而電機(jī)開(kāi)始起動(dòng)的瞬間，電壓矢量方向與電流方向正交，Isq=Isl，dlsd/dt=0，代入(10)得到ΔT0=pn(Us·jIsl)·At(11)與式(6)—致，因此可以認(rèn)為常規(guī)預(yù)勵(lì)磁方法是(10)式在起動(dòng)瞬間的特例。結(jié)合(10)和(11)可以得到dlsq/dt=0時(shí)，全起動(dòng)過(guò)程中的轉(zhuǎn)矩增量表達(dá)式Γ^r0=Pn(Us-Jiii)-ML0034」ΛΤ^Μ/,.ννΔ+ν/,ΘΔ/,,)(12)根據(jù)式(12)實(shí)現(xiàn)的起動(dòng)控制方法不受類似式(6)中的前提條件的限制，其有效區(qū)間能覆蓋到整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中，而且轉(zhuǎn)矩增量直接與輸出電壓相關(guān)，控制響應(yīng)更快。本發(fā)明的目的是，提出一種基于磁鏈控制下的異步電機(jī)VVVF控制系統(tǒng)直流預(yù)勵(lì)磁起動(dòng)方法，以有效降低整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中的尖峰電流，提高電流對(duì)稱度，增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，挖掘出傳統(tǒng)直流預(yù)勵(lì)磁技術(shù)更大的起動(dòng)能力。本發(fā)明提出的磁鏈控制下直流預(yù)勵(lì)磁起動(dòng)方法包括以下步驟1本發(fā)明首先在理論上確定常規(guī)的直流預(yù)勵(lì)磁起動(dòng)是本發(fā)明提出的磁鏈控制下直流預(yù)勵(lì)磁起動(dòng)方法的一種特例。起動(dòng)過(guò)程中合成勵(lì)磁電壓矢量和起動(dòng)電壓矢量角度之間的夾角直接設(shè)為90度，不再需要預(yù)先進(jìn)行“系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)”得到優(yōu)化電壓矢量角度。2.預(yù)勵(lì)磁階段結(jié)束后的起動(dòng)過(guò)程中，根據(jù)VVVF控制已知的電壓矢量方向?qū)﹄娏鬟M(jìn)行分解得到無(wú)功電流反饋值，經(jīng)過(guò)增益放大轉(zhuǎn)換成電壓調(diào)節(jié)值對(duì)磁鏈軌跡進(jìn)行控制。3.通過(guò)系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)(5次左右即可)，確定無(wú)功電流控制參數(shù)放大增益系數(shù)為0.1，帶通濾波器下限截止頻率為5Hz，上限截止頻率為100Hz。上述步驟中，選用的無(wú)功電流控制參數(shù)有以下特點(diǎn)DKl取值范圍為0.05至0.3，實(shí)驗(yàn)選取0.1，增益值kl越大，磁鏈控制效果越明顯，但kl過(guò)大會(huì)引起磁通飽和與系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題。2)帶通濾波器的下限截止頻率應(yīng)接近0Hz，上限截止頻率應(yīng)低于開(kāi)關(guān)頻率。這樣既可以保留無(wú)功電流波動(dòng)部分又能濾除采樣信號(hào)中的高頻噪聲。1.磁鏈控制下異步電機(jī)VVVF控制用直流預(yù)勵(lì)磁起動(dòng)方法，其特征在于，所述方法是在數(shù)字處理芯片DSP控制下依次按以下步驟實(shí)現(xiàn)的步驟(1)，所述DSP芯片初始化，設(shè)定預(yù)勵(lì)磁時(shí)間，大于10τ，小于1秒，τ為電機(jī)定轉(zhuǎn)子總回路時(shí)間常數(shù)，以使得勵(lì)磁過(guò)程中轉(zhuǎn)子側(cè)感應(yīng)的電流衰減到穩(wěn)定值，目標(biāo)激磁電流，設(shè)為0.7，標(biāo)么值，起動(dòng)參數(shù)的初始值起動(dòng)頻率fQ，設(shè)為0.01，標(biāo)么值，起動(dòng)電壓設(shè)為0.0255，標(biāo)么值，起動(dòng)時(shí)間設(shè)為80秒起動(dòng)時(shí)刻初始角度θ^，設(shè)θ^為90°起動(dòng)過(guò)程中無(wú)功電流控制回路的放大倍數(shù)kl=0.1；步驟(2)，建立固定方向與幅值的直流磁場(chǎng)，進(jìn)行直流預(yù)勵(lì)磁異步電機(jī)定子直流激磁電流的反饋值依次通過(guò)霍爾傳感器，采樣信號(hào)調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與所述用于預(yù)勵(lì)磁的目標(biāo)激磁電流一起送入PI調(diào)節(jié)器；所述的PI調(diào)節(jié)器按6照F(S)=Kp+Ki/s，其中Kp=0.1，Ki=0.2的萬(wàn)式輸出不同大小的有效激勵(lì)電壓矢量，送入所述DSP芯片內(nèi)的空間矢量脈寬調(diào)制器SVPWM，Tl=^fT,(13)L·Vout為有效激勵(lì)電壓矢量，設(shè)定值E為直流母線電壓，設(shè)定值Ts為開(kāi)關(guān)周期，設(shè)定值Tl為生成占空比，生成相應(yīng)不同的電壓調(diào)制比，經(jīng)IGBT逆變器輸入到所述異步機(jī)定子中，在10τ時(shí)間內(nèi)，維持激勵(lì)電流穩(wěn)定；步驟(3)，按以下步驟通過(guò)所述DSP芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功電流的控制步驟(31)，把給定的系統(tǒng)目標(biāo)頻率。輸入到一個(gè)斜坡函數(shù)發(fā)生電路，產(chǎn)生當(dāng)前時(shí)刻給定頻率^/'=/+A/·(14)其中為額定頻率，為50Hz，f0為起動(dòng)頻率，、為上升時(shí)間，設(shè)定值Δt為起動(dòng)時(shí)間變化量設(shè)定值，當(dāng)?shù)玫降膄*>=fg時(shí)取f*=fg,步驟(3.2)把步驟(3.1)得到的當(dāng)前時(shí)刻給定頻率f輸入到一個(gè)頻率_電壓變頻電路V/F得到輸出電壓Vm:Vm=V0+/·■V；“V；(15)/l-JllVl為額定電壓同時(shí)把所述當(dāng)前時(shí)刻給定頻率f*輸入到一個(gè)頻率積分電路得到起動(dòng)起始時(shí)刻定子電壓與激磁電流之間的角度θ，0=/·Γ*(1+θ0,θ^為起動(dòng)時(shí)刻初始角度，選為Θ。=90°，再把θ值送往一片PARK變換電路步驟(3.3)起動(dòng)時(shí)刻的三相定子電流依次經(jīng)過(guò)所述霍爾傳感器、采樣信號(hào)調(diào)理電路、采樣頻率為3.2kHz的模數(shù)轉(zhuǎn)換器后轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的三相定子電流信號(hào)的數(shù)字值Ia、Ib、I。，經(jīng)過(guò)CLARK變換電路后得到靜止坐標(biāo)系中的兩相電流值，Ia,I0Isql''Li220^_Λ/322COS^sin沒(méi)-sin沒(méi)COS^(16)步驟(3.4)把步驟(3.3)得到的無(wú)功電流Isq輸入一個(gè)帶通濾波器，得到振蕩成分該帶通濾波器的下限截止頻率接近于零，上限頻率低于所述IGBT的開(kāi)關(guān)頻率；步驟(3.5)步驟(3.4)得到的振蕩成分Isa輸入到一個(gè)比例放大器，該比例放大器的放大倍數(shù)等于所述kl=0.1得到輸出電壓；4步驟(3.6)把步驟(3.5)輸出的電壓和步驟(3.2)得到的輸出電壓Vm在一個(gè)加法電路中求和，產(chǎn)生最終的電壓值Vd；步驟(3.7)把步驟(3.6)得到的所述電壓信號(hào)Vd輸入到所述的空間矢量脈寬調(diào)制電路SVPWM的d軸電壓輸入端，而q軸電壓信號(hào)Vq=0，并按以下步驟產(chǎn)生所述IGBT逆變器所需的輸入占空比步驟(3.7.1)通過(guò)逆PARK變換電路，把所述電壓信號(hào)Vd和\變換為所述靜止坐標(biāo)系上的電壓Va和ve，__「d「cos汐-sin^lVi_3]U=cos.jUJ(,7)步驟(3.7.2)按下式生成占空比T1,T2和T0T1為第一電壓矢量U1的占空比Tl=^ya-Vll),T2為第二電壓矢量U2的占空比T2=TV0,T0為零電壓矢量占空比Ttl=T-T1-T2,T為開(kāi)關(guān)周期量，步驟(3.7.3)所述IGBT逆變器產(chǎn)生相應(yīng)的三相電壓值輸入到所述異步機(jī)的輸入端。本發(fā)明所提出的磁鏈控制下的直流預(yù)勵(lì)磁方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)1.起動(dòng)前預(yù)勵(lì)磁建立的直流磁鏈?zhǔn)蛊饎?dòng)中磁鏈初始幅值為IVstlI而不是0，從而縮短了起動(dòng)時(shí)建立磁鏈的過(guò)程，避免了超調(diào)與振蕩，使磁鏈快速收斂至額定值，控制效果更穩(wěn)定；2.能有效抑制整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中的沖擊電流，提高起動(dòng)帶載能力，而且起動(dòng)過(guò)程中，電流峰值呈指數(shù)規(guī)律衰減，電流對(duì)稱性明顯增強(qiáng)。；3.該算法基于常規(guī)的VVVF控制系統(tǒng)，不添加新的硬件設(shè)備，軟件改動(dòng)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。4.該方法可以從起動(dòng)狀態(tài)平滑過(guò)渡到正常帶載運(yùn)行模式，不會(huì)產(chǎn)生影響。從本發(fā)明的實(shí)施情況看，無(wú)預(yù)勵(lì)磁時(shí)電機(jī)最大起動(dòng)電流超過(guò)1800A，常規(guī)預(yù)勵(lì)磁電機(jī)起動(dòng)電流約1500A，采用本發(fā)明，起動(dòng)電流僅900A。不僅極大的遏制了起動(dòng)電流，而且提高了變頻器低速運(yùn)行的穩(wěn)定性。圖1為預(yù)勵(lì)磁起動(dòng)瞬間矢量圖(a)起動(dòng)前(b)起動(dòng)后。圖2為程序流程圖。圖3異步電機(jī)T-I型等效電路圖。圖4控制結(jié)構(gòu)框圖。圖5磁鏈控制效果對(duì)比圖(a)直流預(yù)勵(lì)磁起動(dòng)方式，(b)磁鏈控制起動(dòng)方式，(c)直流預(yù)勵(lì)磁加磁鏈控制起動(dòng)方式。圖6采樣轉(zhuǎn)換電路。圖7控制效果對(duì)比圖。圖8電流抑制效果對(duì)比圖(a)直接起動(dòng)方式，(b)直流預(yù)勵(lì)磁起動(dòng)方式，(C)磁鏈控制起動(dòng)方式，(d)直流預(yù)勵(lì)磁加磁鏈控制起動(dòng)方式。圖9預(yù)勵(lì)磁控制電路具體實(shí)施例方式本發(fā)明的特征在于，本控制方法都在數(shù)字控制芯片DSP(TMS320F2812)中實(shí)現(xiàn)，依次含有以下步驟，見(jiàn)圖2:步驟1主控參數(shù)初始化控制系統(tǒng)主要參數(shù)如表1所示?？刂扑惴ㄖ械膮?shù)采用標(biāo)么化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)電壓基值310.2687伏，電流基值676.8A，頻率基值50Hz。起動(dòng)參數(shù)初始化設(shè)置中起動(dòng)頻率0.01，起動(dòng)電壓0.0255，起動(dòng)時(shí)間80秒，起動(dòng)過(guò)程中無(wú)功電流控制回路參數(shù)Kl=0.1。直流預(yù)勵(lì)磁參數(shù)設(shè)置目標(biāo)勵(lì)磁電流設(shè)定0.7，勵(lì)磁時(shí)間設(shè)定1秒。先于電機(jī)起動(dòng)前建立電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)，勵(lì)磁電壓矢量和起動(dòng)時(shí)刻電壓矢量之間的角度θ=90°；表1315kW異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)權(quán)利要求磁鏈控制下異步電機(jī)VVVF控制用直流預(yù)勵(lì)磁起動(dòng)方法，其特征在于，所述方法是在數(shù)字處理芯片DSP控制下依次按以下步驟實(shí)現(xiàn)的步驟(1)，所述DSP芯片初始化，設(shè)定預(yù)勵(lì)磁時(shí)間，大于10τ，小于3秒，τ為電機(jī)定轉(zhuǎn)子總回路時(shí)間常數(shù)，以使得勵(lì)磁過(guò)程中轉(zhuǎn)子側(cè)感應(yīng)的電流衰減到穩(wěn)定值，目標(biāo)激磁電流，設(shè)為0.7，標(biāo)么值，起動(dòng)參數(shù)的初始值起動(dòng)頻率f0，設(shè)為0.01，標(biāo)么值，起動(dòng)電壓，設(shè)為0.0255，標(biāo)么值，起動(dòng)時(shí)間，設(shè)為80秒起動(dòng)時(shí)刻，初始角度θ0，設(shè)θ0為90°，起功過(guò)程中無(wú)功電流控制回路的放大倍數(shù)k1＝0.1；步驟(2)，建立固定方向與幅值的直流磁場(chǎng)，進(jìn)行直流預(yù)勵(lì)磁異步電機(jī)定子直流激磁電流的反饋值依次通過(guò)霍爾傳感器，采樣信號(hào)調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與所述用于預(yù)勵(lì)磁的目標(biāo)激磁電流一起送入PI調(diào)節(jié)器；所述的PI調(diào)節(jié)器按照F(s)Kp+Ki/s，其中Kp＝0.1，Ki＝0.2的方式輸出不同大小的有效激勵(lì)電壓矢量，送入所述DSP芯片內(nèi)的空間矢量脈寬調(diào)制器SVPWM，<mrow><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><msub><mi>V</mi><mi>out</mi></msub><mi>E</mi></mfrac><msub><mi>T</mi><mi>s</mi></msub></mrow>Vout為有效激勵(lì)電壓矢量，設(shè)定值，E為直流母線電壓，設(shè)定值，Ts為開(kāi)關(guān)周期，設(shè)定值，T1為生成占空比；生成相應(yīng)不同的電壓調(diào)制比，經(jīng)IGBT逆變器輸入到所述異步機(jī)定子中，在10τ時(shí)間內(nèi)，維持激勵(lì)電流穩(wěn)定；步驟(3)，按以下步驟通過(guò)所述DSP芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功電流的控制步驟(3.1)，把給定的系統(tǒng)目標(biāo)頻率fg輸入到一個(gè)斜坡函數(shù)發(fā)生電路，產(chǎn)生當(dāng)前時(shí)刻給定頻率f*<mrow><msup><mi>f</mi><mo>*</mo></msup><mo>=</mo><msub><mi>f</mi><mn>0</mn></msub><mo>+</mo><mi>Δt</mi><mo>·</mo><mfrac><mrow><msub><mi>f</mi><mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub><mi>f</mi><mn>0</mn></msub></mrow><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub></mfrac><mo>,</mo></mrow>其中f1為額定頻率，為50Hz，f0為起動(dòng)頻率，t1為上升時(shí)間，設(shè)定值，Δt為起動(dòng)時(shí)間變化量設(shè)定值，當(dāng)?shù)玫降膄*＞＝fg時(shí)取f*＝fg，步驟(3.2)把步驟(3.1)得到的當(dāng)前時(shí)刻給定頻率f*輸入到一個(gè)頻率電壓變頻電路V/F得到輸出電壓Vm<mrow><msub><mi>V</mi><mi>m</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>V</mi><mn>0</mn></msub><mo>+</mo><msup><mi>f</mi><mo>*</mo></msup><mo>·</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub><mi>V</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>f</mi><mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub><mi>f</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>V1為額定電壓，同時(shí)把所述當(dāng)前時(shí)刻給定頻率f*輸入到一個(gè)頻率積分電路得到起動(dòng)起始時(shí)刻定子電壓與激磁電流之間的角度θ，θ＝∫2π·f*dt+θ0，θ0為起動(dòng)時(shí)刻初始角度，選為θ0＝90°，再把θ值送往一片PARK變換電路；步驟(3.3)起動(dòng)時(shí)刻的三相定子電流依次經(jīng)過(guò)所述霍爾傳感器、采樣信號(hào)調(diào)理電路、采樣頻率為3.2kHz的模數(shù)轉(zhuǎn)換器后轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的三相定子電流信號(hào)的數(shù)字值Ia、Ib、Ic，經(jīng)過(guò)CLARK變換電路后得到靜止坐標(biāo)系中的兩相電流值，Iα，Iβ<mrow><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>I</mi><mi>α</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>I</mi><mi>β</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>=</mo><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><mn>1</mn></mtd><mtd><mo>-</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac></mtd><mtd><mo>-</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mfrac><msqrt><mn>3</mn></msqrt><mn>2</mn></mfrac></mtd><mtd><mo>-</mo><mfrac><msqrt><mn>3</mn></msqrt><mn>2</mn></mfrac></mtd></mtr></mtable></mfenced><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>I</mi><mi>a</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>I</mi><mi>b</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>I</mi><mi>c</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow><mrow><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>I</mi><mi>sd</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>I</mi><mi>sq</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>=</mo><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><mi>cos</mi><mi>θ</mi></mtd><mtd><mi>sin</mi><mi>θ</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>-</mo><mi>sin</mi><mi>θ</mi></mtd><mtd><mi>cos</mi><mi>θ</mi></mtd></mtr></mtable></mfenced><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>I</mi><mi>α</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>I</mi><mi>β</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>,</mo></mrow>步驟(3.4)把步驟(3.3)得到的無(wú)功電流Isq輸入一個(gè)帶通濾波器，得到振蕩成分Isq1，該帶通濾波器的下限截止頻率接近于零，上限頻率低于所述IGBT的開(kāi)關(guān)頻率；步驟(3.5)步驟(3.4)得到的振蕩成分Isq輸入到一個(gè)比例放大器，該比例放大器的放大倍數(shù)等于所述k1＝01，得到輸出電壓；步驟(3.6)把步驟(3.5)輸出的電壓和步驟(3.2)得到的輸出電壓Vm在一個(gè)加法電路中求和，產(chǎn)生最終的電壓值Vd；步驟(3.7)把步驟(3.6)得到的所述電壓信號(hào)Vd輸入到所述的空間矢量脈寬調(diào)制電路SVPWM的d軸電壓輸入端，而q軸電壓信號(hào)Vq＝0，并按以下步驟產(chǎn)生所述IGBT逆變器所需的輸入占空比步驟(3.7.1)通過(guò)逆PARK變換電路，把所述電壓信號(hào)Vd和Vq變換為所述靜止坐標(biāo)系上的電壓Vα和Vβ，<mrow><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>V</mi><mi>α</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>V</mi><mi>β</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>=</mo><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><mi>cos</mi><mi>θ</mi></mtd><mtd><mo>-</mo><mi>sin</mi><mi>θ</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>sin</mi><mi>θ</mi></mtd><mtd><mi>cos</mi><mi>θ</mi></mtd></mtr></mtable></mfenced><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>V</mi><mi>d</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>V</mi><mi>q</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>;</mo></mrow>步驟(3.7.2)按下式生成占空比T1，T2和T0，T1為第一電壓矢量U1的占空比<mrow><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mi>T</mi><mn>2</mn></mfrac><mrow><mo>(</mo><msqrt><mn>3</mn></msqrt><msub><mi>V</mi><mi>α</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>V</mi><mi>β</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo></mrow>T2為第二電壓矢量U2的占空比T2＝TVβ，T0為零電壓矢量占空比T0＝TT1T2，T為開(kāi)關(guān)周期量，步驟(3.7.3)所述IGBT逆變器產(chǎn)生相應(yīng)的三相電壓值輸入到所述異步機(jī)的輸入端。全文摘要磁鏈控制下異步電機(jī)VVVF控制用直流預(yù)勵(lì)磁起動(dòng)方法屬于異步電機(jī)起動(dòng)控制
技術(shù)領(lǐng)域：
，其特征在于，在起動(dòng)過(guò)程中合成勵(lì)磁電流矢量和起動(dòng)電壓矢量的夾角為90度，并根據(jù)VVVF控制已知的電壓矢量方向?qū)﹄娏鬟M(jìn)行分解得到無(wú)功電流反饋值，經(jīng)增益放大換成電壓調(diào)節(jié)值對(duì)磁鏈進(jìn)行控制，本發(fā)明用一個(gè)DSP芯片依次對(duì)直流預(yù)勵(lì)磁和起動(dòng)過(guò)程進(jìn)行控制。對(duì)起動(dòng)過(guò)程中后續(xù)出現(xiàn)的尖峰電流具有抑制的效果。文檔編號(hào)H02P21/02GK101958675SQ201010518150公開(kāi)日2011年1月26日申請(qǐng)日期2010年10月25日優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日發(fā)明者胡斯登,袁立強(qiáng),趙爭(zhēng)鳴,魯挺申請(qǐng)人:清華大學(xué)