一種用于異步電機(jī)的控制系統(tǒng)及采用此系統(tǒng)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種用于異步電機(jī)的控制系統(tǒng)及采用此 系統(tǒng)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 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(dòng)汽車零 排放的優(yōu)點(diǎn)使其成為新能源汽車主力軍。其中純電動(dòng)物流車W其獨(dú)特的使用環(huán)境備受關(guān) 注。異步電機(jī)W其低成本優(yōu)勢(shì)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(jī)只能通過弱磁控制調(diào)節(jié)直軸勵(lì)磁電流來維持高速時(shí)的電壓平衡。
[0003] 現(xiàn)有的異步電機(jī)弱磁控制方法主要有：
[0004] 1、傳統(tǒng)弱磁法，傳統(tǒng)弱磁法即勵(lì)磁電流與轉(zhuǎn)速成反比，該方法往往會(huì)使電壓提前 達(dá)到飽和而限制進(jìn)一步升速。
[0005] 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(dòng)導(dǎo)致的 錯(cuò)誤控制，且由于電壓環(huán)積分環(huán)節(jié)的存在會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間較長。
[0006] 綜上所述，急需一種適用于異步電機(jī)且具有轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)快和系統(tǒng)穩(wěn)定性好的控 制系統(tǒng)及其控制方法W解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的第一目的在于提供一種結(jié)構(gòu)精簡、適用于異步電機(jī)且操作方便的控制系 統(tǒng)，具體技術(shù)方案如下：
[000引一種用于異步電機(jī)的控制系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)矩給定模塊、分別與異步電機(jī)連接的弱磁 查表模塊和坐標(biāo)變換模塊、同時(shí)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(shí)與所述弱磁查表模塊、坐標(biāo)變換模塊和轉(zhuǎn)矩電流修正模塊=者連接的 PI運(yùn)算和解禪模塊W及同時(shí)與異步電機(jī)和所述PI運(yùn)算和解禪模塊兩者連接的坐標(biāo)變換及 SVPWM模塊；
[0009] 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；
[0010] 所述弱磁查表模塊根據(jù)輸入的電機(jī)實(shí)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(jìn)行輸出；
[0011] 所述坐標(biāo)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(biāo)系下的直軸電流實(shí)際值和交軸電流實(shí)際值進(jìn)行輸出；
[0012] 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(duì)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；
[0013] 所述PI運(yùn)算和解禪模塊根據(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(shí)際值W及直軸電流實(shí)際值輸出直軸電壓給定值和交軸電壓給定值；
[0014] 所述坐標(biāo)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(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行控制。
[001引 W上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述PI運(yùn)算和解禪模塊采用PI調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)解禪。
[0016] 本發(fā)明的第二目的在于提供一種異步電機(jī)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(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間非常短W及不存在電壓飽和現(xiàn)象的特點(diǎn)，具體技術(shù)方案 是：
[0017] -種控制方法，包括W下步驟：
[0018] 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(jī)實(shí)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(jìn)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(jìn)行輸出；
[0019] 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(duì)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；
[0020] 所述坐標(biāo)變換模塊根據(jù)異步電機(jī)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(biāo)系下的直軸電流實(shí)際值和交軸電流實(shí)際值；
[0021] 第=步:所述PI運(yùn)算和解禪模塊根據(jù)第二步中輸出的修正后的交軸電流給定值、 交軸電流實(shí)際值和直軸電流實(shí)際值W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；
[0022] 第四步:所述坐標(biāo)變換及SVPmi模塊根據(jù)第S步中輸出的直軸電壓給定值和交軸 電壓給定值對(duì)異步電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行控制。
[0023] W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(jī)，使異步電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速和額定電壓下空載運(yùn)行，記錄此時(shí)=相電流的 有效值，取S相電流的有效值的平均值作為額定勵(lì)磁電流；等比例系數(shù)k2減小給定電壓 值，記錄相應(yīng)的S相電流平均值，其中：電壓取點(diǎn)為U、（l-k2)U、（l-2*k2)U、……、（l-n*k2) U，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速取點(diǎn)為n、n/(l-k2)、n/(l-^k2)、……、n/(l-n*k2);取每相鄰兩點(diǎn)擬合成直 線即得弱磁表。
[0024] W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(lì)磁電 流，直軸電流給定值從0開始W步長為2A逐漸增加至異步電機(jī)的最大輸出扭矩，記錄相應(yīng)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(jī)的最大輸出扭矩，記錄實(shí)際扭矩值，計(jì) 算各點(diǎn)相應(yīng)的扭矩偏差；W扭矩偏差超過3牛米的點(diǎn)為端點(diǎn)，將直線分成依次連接的若干 段，同一段內(nèi)除去端點(diǎn)外其他各點(diǎn)的扭矩偏差不超過3牛米。
[0025] W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W 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。
[0026] 本發(fā)明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(shí)， 提高了轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間；本發(fā)明的控制方法與傳統(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。
[0027] 除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。 下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0028] 構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí) 施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0029] 圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例1的用于異步電機(jī)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 其中，1、異步電機(jī)；
[0031 ] 2.1、轉(zhuǎn)矩給定模塊，2.2、弱磁查表模塊，2.3、坐標(biāo)變換模塊，2.4、轉(zhuǎn)矩電流修正模 塊，2.5、PI運(yùn)算和解禪模塊，2.6、坐標(biāo)變換及SVPWM模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0032] W下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可W根據(jù)權(quán)利要求限 定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0033] 實(shí)施例1:
[0034] 參見圖1，一種用于異步電機(jī)的控制系統(tǒng)，適用于型號(hào)為YBQ132-15-108V02的異步 電機(jī)(還可W適合其他型號(hào)的異步電機(jī)），具體包括轉(zhuǎn)矩給定模塊2.1、分別與異步電機(jī)1連 接的弱磁查表模塊2.2和坐標(biāo)變換模塊2.3、同時(shí)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(shí)與所述弱磁查表模塊2.2、坐標(biāo)變換模塊 2.3和轉(zhuǎn)矩電流修正模塊2.4 =者連接的PI運(yùn)算和解禪模塊2.5 W及同時(shí)與異步電機(jī)1和所 述PI運(yùn)算和解禪模塊2.5兩者連接的坐標(biāo)變換及SVPWM模塊2.6。
[0035] 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轉(zhuǎn)矩電流修正 模塊2.4。
[0036] 所述弱磁查表模塊2.2根據(jù)輸入的電機(jī)實(shí)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轉(zhuǎn)矩電流修正模塊2.4。
[0037] 所述坐標(biāo)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 換得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直軸電流實(shí)際值和交軸電流實(shí)際值輸出給PI運(yùn)算和解禪模塊 2.5〇
[0038] 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(duì)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PI運(yùn)算和解禪模塊2.5。
[0039] 所述PI運(yùn)算和解禪模塊2.5采用PI調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)解禪，具體是: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(shí)際值W及直軸電流實(shí)際值輸出直軸電壓 給定值和交軸電壓給定值給坐標(biāo)變換及SVPWM模塊2.6。
[0040] 所述坐標(biāo)變換及SVPmi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(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行控制。
[0041 ]采用上述系統(tǒng)的具體控制方法如下：
[0042]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(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速(n)和弱磁前直軸電流給定值IcLref得到直軸電流給定值IcLref 1 進(jìn)行輸出；弱磁表的具體獲得方法是:采用變頻調(diào)速技術(shù)(VWF)開環(huán)控制異步電機(jī)，使異步 電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速和額定電壓下空載運(yùn)行，記錄此時(shí)=相電流的有效值，取=相電流的有效 值的平均值作為額定