本實(shí)用新型涉及交流感應(yīng)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，特別涉及一種交流感應(yīng)電機(jī)定子最小電流控制裝置。

背景技術(shù)：

交流感應(yīng)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、制造容易、價(jià)格低廉、堅(jiān)固耐用，而得以廣泛應(yīng)用，但感應(yīng)電機(jī)在輕載及低轉(zhuǎn)速時(shí)效率非常低，在能源日益緊張的今天，如果解決此問(wèn)題變的尤為重要。現(xiàn)在交流變頻器和伺服的高速發(fā)展，感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用于越來(lái)越多的領(lǐng)域，二者可通過(guò)變速變功率來(lái)提升部分效率，但前面所述輕載和低速時(shí)效率低的問(wèn)題并沒(méi)有得到有效改善，而在很多的應(yīng)用場(chǎng)合，感覺(jué)電機(jī)經(jīng)常會(huì)處于輕載和低速狀態(tài)，例如機(jī)床主軸交流感應(yīng)伺服電機(jī)，電動(dòng)汽車(chē)的電氣驅(qū)動(dòng)電機(jī)，風(fēng)機(jī)水泵電機(jī)等。

現(xiàn)有電流優(yōu)化算法通常采用以下方式：1、MTPA最大電流轉(zhuǎn)矩比控制方法，2、感應(yīng)電機(jī)每安培最大轉(zhuǎn)矩控制。方法1具體步驟是在電機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)后，并不直接進(jìn)入MTPA控制，而是直接使ISD＝ISD1即讓電機(jī)在最短的時(shí)間達(dá)到穩(wěn)定，當(dāng)電機(jī)以額定勵(lì)磁電流達(dá)到穩(wěn)態(tài)后再進(jìn)入MTPA控制。這時(shí)令I(lǐng)SD＝ISMTPA＝根號(hào)ISD1*ISQ1，而轉(zhuǎn)矩電流指令不變，這樣使用可以減小輸出電磁轉(zhuǎn)矩。此時(shí)因負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，就會(huì)降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，增大與速度指令值的差。經(jīng)過(guò)P環(huán)節(jié)，使轉(zhuǎn)矩電流逐漸增大，最終實(shí)現(xiàn)定子電流轉(zhuǎn)矩分量與勵(lì)磁分量指令值相等，從而實(shí)現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩電流比控制。此方法實(shí)現(xiàn)需要準(zhǔn)確的判斷電機(jī)是否處于穩(wěn)態(tài)，而感應(yīng)電機(jī)是一個(gè)多變量非線性，穩(wěn)態(tài)判定條件難以實(shí)現(xiàn)，存在MTPA切換不準(zhǔn)確問(wèn)題。方法2具體步驟是，首先根據(jù)采樣得到的定子電流、電壓，估計(jì)出當(dāng)前的轉(zhuǎn)子磁鏈，以及定子電流的D和Q軸分量的大??；然后對(duì)ISD和ISQ分別進(jìn)行滯環(huán)控制，得到當(dāng)前各自的狀態(tài)；根據(jù)二者的狀態(tài)及轉(zhuǎn)子磁鏈所在的扇區(qū)，從開(kāi)關(guān)狀態(tài)表中選擇出所需的逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)，從而控制逆變器實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的每安培最大轉(zhuǎn)矩控制。此方法需要估算轉(zhuǎn)子磁鏈，存在對(duì)芯片運(yùn)算速度要求高和電機(jī)參數(shù)依賴比較高，而且電機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后溫度變化，電機(jī)參數(shù)也會(huì)隨之變化，存在轉(zhuǎn)子磁鏈估算不準(zhǔn)確問(wèn)題，從而難以實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種交流感應(yīng)電機(jī)定子最小電流控制裝置，能最大程度地使感應(yīng)電機(jī)在轉(zhuǎn)矩一定時(shí)定子電流為最小值，極大的提升了交流感應(yīng)電機(jī)在輕載及低轉(zhuǎn)速時(shí)的效率，有效降低了電機(jī)的溫升和驅(qū)動(dòng)器的電流應(yīng)力。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種交流感應(yīng)電機(jī)定子最小電流控制裝置，包括依次連接的PI調(diào)節(jié)器、PRAK逆變換模塊、CLARK逆變換模塊、滯環(huán)控制模塊、SVPWM發(fā)生器、IGBT逆變單元、電流傳感器和電動(dòng)機(jī)，以及連接在PRAK逆變換模塊和電動(dòng)機(jī)之間的編碼器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：本實(shí)用新型主要降低了交流感應(yīng)電機(jī)在輕載和低速時(shí)電機(jī)電流，能根據(jù)負(fù)載自動(dòng)運(yùn)算，將感應(yīng)電機(jī)的電流控制到最小，有效解決了感應(yīng)電機(jī)在輕載和低速時(shí)的效率低下問(wèn)題同時(shí)提高了感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實(shí)用新型的交流感應(yīng)電機(jī)定子最小電流控制方法的流程圖。

圖2是本實(shí)用新型的交流感應(yīng)電機(jī)定子最小電流控制裝置的框架圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。

參閱圖2所示，本實(shí)用新型還提供一種交流感應(yīng)電機(jī)定子最小電流控制裝置，包括依次連接的PI調(diào)節(jié)器1、PRAK逆變換模塊2、CLARK逆變換模塊3、滯環(huán)控制模塊4、SVPWM發(fā)生器5、IGBT逆變單元6、電流傳感器7和電動(dòng)機(jī)8，以及連接在PRAK逆變換模塊2和電動(dòng)機(jī)8之間的編碼器9。

參閱圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)交流感應(yīng)電機(jī)定子最小電流控制方法的步驟如下：

第一步、根據(jù)電機(jī)編碼器反饋采樣計(jì)算電機(jī)反饋實(shí)時(shí)速度角頻率值ω_r，ω_r加上轉(zhuǎn)差頻率ω_s積分得到轉(zhuǎn)子位置角θ_r，用速度給定值ω^*減去速度反饋實(shí)時(shí)速度角頻率ω_r得到速度角頻率偏差，再通過(guò)PI控制調(diào)節(jié)器1得到電機(jī)q軸轉(zhuǎn)矩分量參考值

第二步、根據(jù)電機(jī)額定電流值的30％(此值可根據(jù)不同類型的電機(jī)在20％-50％額定電流范圍內(nèi)取值)取得d軸勵(lì)磁分量參考值

第三步、根據(jù)第一步和第二步求得的ω_r，θ_r經(jīng)過(guò)PARK帕克逆變換模塊2求得二相交流參考分量和具體公式為：

第四步、根據(jù)第三步求得的和經(jīng)過(guò)CLARK逆變換求模塊3得三相交流參考分量具體公式如下：交流電機(jī)三相電流和為0，可以得

第五步、通過(guò)電流傳感器7采樣得三相實(shí)時(shí)電流I_U，I_V，I_W，然后對(duì)分別進(jìn)行滯環(huán)控制(滯環(huán)控制模塊4)，得到當(dāng)前各自的狀態(tài)；根據(jù)三者的狀態(tài)控制逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)，從而控制逆器輸出電流。所采取的滯環(huán)控制(Bang-Bang控制)是一種離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)方式。具體公式如下：

在U相控制時(shí)，

式中：為滯環(huán)控制器的誤差帶寬，表示I_U需要增加，結(jié)果為正值，表示I_U需要減小，為負(fù)值，時(shí)則不做改變維持當(dāng)前狀態(tài)

在V相控制時(shí)，

式中：為滯環(huán)控制器的誤差帶寬，表示I_U需要增加，結(jié)果為正值，表示I_V需要減小，為負(fù)值，時(shí)則不做改變維持當(dāng)前狀態(tài)

在W相控制時(shí)，

式中：為滯環(huán)控制器的誤差帶寬，表示I_W需要增加，結(jié)果為正值，表示I_W需要減小，為負(fù)值，時(shí)則不做改變維持當(dāng)前狀態(tài)。

第六步、將第五步中得到的ΔI_U，ΔI_V，ΔI_W乘以電流系數(shù)I_Ratio計(jì)算出PWM脈寬系數(shù)T_{PWM_U}，根據(jù)T_{PWM_U}輸出SPWM波。

本實(shí)用新型主要降低了交流感應(yīng)電機(jī)在輕載和低速時(shí)電機(jī)電流，能根據(jù)負(fù)載自動(dòng)運(yùn)算，將感應(yīng)電機(jī)的電流控制到最小，有效解決了感應(yīng)電機(jī)在輕載和低速時(shí)的效率低下問(wèn)題同時(shí)提高了感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度。

本實(shí)用新型能最大程度地使感應(yīng)電機(jī)在轉(zhuǎn)矩一定時(shí)定子電流為最小值，極大的提升了交流感應(yīng)電機(jī)在輕載及低轉(zhuǎn)速時(shí)的效率，有效降低了電機(jī)的溫升和驅(qū)動(dòng)器的電流應(yīng)力。

雖然結(jié)合附圖描述了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，但是專利所有者可以在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)做出各種變形或修改，只要不超過(guò)本實(shí)用新型的權(quán)利要求所描述的保護(hù)范圍，都應(yīng)當(dāng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。