專利名稱:三電平變流器輸出電壓估算方法的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及ー種控制裝置,具體是ー種三電平變流器輸出電壓估算方法的控制裝置,屬于三電平電機矢量控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
在三電平高性能電機矢量控制系統(tǒng)中,輸出相電壓的準確與否對系統(tǒng)的性能有著很大的影響。目前傳統(tǒng)的方法有兩種,一種是采用輸出電壓傳感器通過A/D取樣到控制系統(tǒng)中。第二種是直接采用SVPWM的指令作為實際輸出相電壓。對于第一種方法,需要増加傳感器的同時必須増加相應(yīng)的A/D通道數(shù)目,并且三電平變頻器輸出的電壓為階梯波,用通常的瞬時采樣A/D變換器采得的值不是實際波形在一個開關(guān)周期中的平均值,不能真實反映輸出電壓在這個開關(guān)周期的大小。對于第二種方法,窄脈沖問題是其不準確的根源,因為并不是所有輸出和SVPWM的指令給定都完全相同,特別是在電機低速和高速段,窄脈沖問題更加嚴重。同時由于三電平輸出電平比兩電平拓撲結(jié)構(gòu)的多一半,而且輸出電壓矢量更是兩電平的三倍,如果直接通過輸出電壓順序,分別加上主矢量、零矢量和次矢量作用時間進行計算的話非常困難,使得控制系統(tǒng)的可靠性和準確性無法得到技術(shù)保障。
發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題,本實用新型提供一種三電平變流器輸出電壓估算方法的控制裝置,代替了輸出電壓傳感器,同時比直接使用SVPWM指令更加精確,簡化了系統(tǒng)的組成,提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。為了實現(xiàn)上述目的,本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種三電平變流器輸出電壓估算方法的控制裝置,包括三相交流輸入電源、電源開關(guān)、變頻器、電機、上母線電壓傳感器、下母線電壓傳感器、電壓采樣電路、電壓估算控制器和系統(tǒng)控制器,三相交流輸入電源通過電源開關(guān)與變頻器連接,變頻器與電機連接,同時變頻器分別通過上母線電壓傳感器和下母線電壓傳感器與電壓采樣電路連接,電壓采樣電路分別與電壓估算控制器和系統(tǒng)控制器連接,電壓估算控制器再與系統(tǒng)控制器相互連接。變頻器為三電平拓撲結(jié)構(gòu)的變頻器。電壓采樣電路為包括電壓調(diào)理電路和12位高精度AD轉(zhuǎn)換器的電壓采樣電路。電壓估算控制器為三電平變流器輸出電壓估算控制器,并將估算值傳送給系統(tǒng)控制器。系統(tǒng)控制器為交流電機矢量控制裝置,由磁鏈觀測器和雙閉環(huán)矢量控制器構(gòu)成,并將電機所需的電壓給定信號傳送給電壓估算控制器。本實用新型的有益效果是利用三電平和兩電平在空間電壓矢量上的等效關(guān)系,直接通過直流母線信息和各相作用時間信息通過相應(yīng)控制獲得各相輸出電壓,省略了相應(yīng)的電壓傳感器,簡化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu),獲得可靠性更高的相電壓,提高了系統(tǒng)在高速段和、低速段的速度控制精度。
圖I是本實用新型的控制裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖中1、三相交流輸入電源,2、電源開關(guān),3、變頻器,4、電機,5、上母線電壓傳感器,6、下母線電壓傳感器,7、電壓采樣電路,8、電壓估算控制器,9、系統(tǒng)控制器。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本實用新型做進ー步說明。如圖I所示,一種三電平變流器輸出電壓估算方法的控制裝置,包括三相交流輸入電源I、電源開關(guān)2、變頻器3、電機4、上母線電壓傳感器5、下母線電壓傳感器6、電壓采樣電路7、電壓估算控制器8和系統(tǒng)控制器9,三相交流輸入電源I通過電源開關(guān)2與變頻器3連接,變頻器3與電機4連接,同時變頻器3分別通過上母線電壓傳感器5和下母線電 壓傳感器6與電壓采樣電路7連接,電壓采樣電路7分別與電壓估算控制器8和系統(tǒng)控制器9連接,電壓估算控制器8再與系統(tǒng)控制器9相互連接。變頻器3為三電平拓撲結(jié)構(gòu)的變頻器。電壓采樣電路7為包括電壓調(diào)理電路和12位高精度AD轉(zhuǎn)換器的電壓采樣電路。電壓估算控制器8為三電平變流器輸出電壓估算控制器,并將估算值傳送給系統(tǒng)控制器9。系統(tǒng)控制器9為交流電機矢量控制裝置,由磁鏈觀測器和雙閉環(huán)矢量控制器構(gòu)成,并將電機4所需的電壓給定信號傳送給電壓估算控制器8。本實用新型的工作過程是三相交流輸入電源I經(jīng)過電源開關(guān)2為三電平拓撲結(jié)構(gòu)的變流器3供電,電機4的繞組接到變頻器3上,進而控制電機4,直流母線電壓通過上母線電壓傳感器5、下母線電壓傳感器6與電壓采樣電路7連接,電壓采樣電路7再分別連接電壓估算控制器8和系統(tǒng)控制器9,將通過上、下電壓傳感器5、6測得的直流母線電壓信號反饋給電壓估算控制器8及系統(tǒng)控制器9。電機4由系統(tǒng)控制器9進行閉環(huán)矢量控制,進而得到當(dāng)前時刻電機4控制所需的電壓參考矢量,據(jù)此判斷出該矢量所處的電壓區(qū)間,結(jié)合當(dāng)前的上、下直流母線電壓估算得到變流器3的輸出電壓,同時變流器3的輸出電壓傳送給電壓估算控制器8,電壓估算控制器8根據(jù)采樣得到的上、下直流母線電壓對變流器3的輸出電壓進行估算,并將輸出電壓的估算結(jié)果反饋給系統(tǒng)控制器9,系統(tǒng)控制器9根據(jù)估算得到的輸出電壓,實時更新閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)中所構(gòu)建的磁鏈觀測器電機定子電壓電氣量,進而對電機4的速度進行精確控制。
權(quán)利要求1.一種三電平變流器輸出電壓估算方法的控制裝置,包括三相交流輸入電源(I)、電源開關(guān)(2)、變頻器(3)、電機(4)、上母線電壓傳感器(5)、下母線電壓傳感器(6)、電壓采樣電路(7)、電壓估算控制器(8)和系統(tǒng)控制器(9),其特征在于,三相交流輸入電源(I)通過電源開關(guān)(2 )與變頻器(3 )連接,變頻器(3 )與電機(4 )連接,同時變頻器(3 )分別通過上母線電壓傳感器(5)和下母線電壓傳感器(6)與電壓采樣電路(7)連接,電壓采樣電路(7)分別與電壓估算控制器(8)和系統(tǒng)控制器(9)連接,電壓估算控制器(8)再與系統(tǒng)控制器(9)相互連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種三電平變流器輸出電壓估算方法的控制裝置,其特征在于,變頻器(3)為三電平拓撲結(jié)構(gòu)的變頻器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種三電平變流器輸出電壓估算方法的控制裝置,其特征在干,電壓采樣電路(7)為包括電壓調(diào)理電路和12位高精度AD轉(zhuǎn)換器的電壓采樣電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種三電平變流器輸出電壓估算方法的控制裝置,其特征在于,電壓估算控制器(8)為三電平變流器輸出電壓估算控制器,并將估算值傳送給系統(tǒng)控制器(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的ー種三電平變流器輸出電壓估算方法的控制裝置,其特征在于,系統(tǒng)控制器(9)為交流電機矢量控制裝置,由磁鏈觀測器和雙閉環(huán)矢量控制器構(gòu)成,并將電機(4)所需的電壓給定信號傳送給電壓估算控制器(8)。
專利摘要本實用新型公開了一種三電平變流器輸出電壓估算方法的控制裝置,屬于三電平電機矢量控制技術(shù)領(lǐng)域,包括三相交流輸入電源、電源開關(guān)、變頻器、電機、上母線電壓傳感器、下母線電壓傳感器、電壓采樣電路、電壓估算控制器和系統(tǒng)控制器。有益效果是利用三電平和兩電平在空間電壓矢量上的等效關(guān)系,直接通過直流母線信息和各相作用時間信息通過相應(yīng)控制獲得各相輸出電壓,省略了相應(yīng)的電壓傳感器,簡化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu),獲得可靠性更高的相電壓,提高了系統(tǒng)在高速段和低速段的速度控制精度。
文檔編號H02P27/06GK202406083SQ20112048872
公開日2012年8月29日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者吳軒欽, 李 浩, 譚國俊 申請人:徐州中礦大傳動與自動化有限公司