勵(lì)磁電流;等比例系數(shù)k2 = 0.02減小給定電壓值，記錄相應(yīng)的=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，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速取點(diǎn)為n、 n/(l-k2)、n/(l-巧k2)、……、n/(l-n*k2)，（額定轉(zhuǎn)速、額定電壓、S相電流的有效值、給定 電壓值、對應(yīng)轉(zhuǎn)速、=相電流平均值等等數(shù)據(jù))詳見表1;取每相鄰兩點(diǎn)擬合成直線即得弱磁 表；
[0043]表1弱磁表獲得數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表
[0045] 通過所述轉(zhuǎn)矩給定模塊2.1根據(jù)轉(zhuǎn)矩給定值Te_ref通過分段擬合的方法得到交軸 電流給定值Iq_ref進(jìn)行輸出，所述分段擬合的方法具體是:給定額定勵(lì)磁電流，交軸電流給 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，詳見表 2和表3;采用最小二乘法得到擬合直線，得到擬合直線方程為Te = 0.425*Iq_ref+0.0333; 將該擬合直線方程置入所述轉(zhuǎn)矩給定模塊2.1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，詳見表 2和表3; 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3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；
[0046] 表2電流和扭矩統(tǒng)計(jì)表
[004引表3扭矩偏差計(jì)算表
[0050]第二步:所述轉(zhuǎn)矩電流修正模塊2.4根據(jù)第一步中輸出的直軸電流給定值IcLrefl 和交軸電流給定值Iq_ref對比弱磁前的直軸電流給定值IcLref (弱磁前直軸電流給定為額 定勵(lì)磁電流Isn，該參數(shù)由電機(jī)生產(chǎn)商給出，本例為132A)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Iq_refl，具體方法是: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；
[0051] 所述坐標(biāo)變換模塊2.3根據(jù)異步電機(jī)的A相電流值IA和B相電流值IB，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Iq和交軸電流實(shí)際值Id;
[0052] 第=步:所述PI運(yùn)算和解禪模塊2.5(采用PI調(diào)節(jié)器)根據(jù)第二步中輸出的修正后 的交軸電流給定值Iq_refl、交軸電流實(shí)際值Id和直軸電流實(shí)際值IqW及第一步中輸出的 直軸電流給定值IcLrefl輸出直軸電壓給定值IMref和交軸電壓給定值Uqref,具體是:具體 來說交軸電流給定值Iq_refl和直軸電流實(shí)際值Iq求差值得Iq_err經(jīng)PI運(yùn)算得交軸電壓給 定值Uqrefl,直軸電流給定值IcLrefl和交軸電流實(shí)際值Id求差值得IcLerr經(jīng)PI運(yùn)算得 IMref 1，再經(jīng)解禪運(yùn)算得直軸電壓給定值IMr ef和交軸電壓給定值化ref;
[0053] 第四步：所述坐標(biāo)變換及SVPWM模塊2.6根據(jù)第S步中輸出的直軸電壓給定值 IMref和交軸電壓給定值化ref對異步電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行控制。
[0054] 采用本發(fā)明的控制方法與現(xiàn)有技術(shù)的方法相比較，詳見表4。
[0055] 表4本發(fā)明方法控制結(jié)果和現(xiàn)有技術(shù)控制方法的比較表
[005引從表4中可W看出，本發(fā)明的控制方法與電壓閉環(huán)P巧如茲法相比，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。
[0059] W上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可W有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于異步電機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，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)三者連接的PI運(yùn)算和解耦模塊(2.5) 以及同時(shí)與異步電機(jī)(1)和所述PI運(yùn)算和解耦模塊(2.5)兩者連接的坐標(biāo)變換及SVPWM模塊 (2.6)； 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所述轉(zhuǎn)矩電流修 正模塊(2.4); 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 電流給定值輸出給所述轉(zhuǎn)矩電流修正模塊(2.4); 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 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)際值給所述PI運(yùn)算和解耦模塊 (2.5)； 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 軸電流給定值給所述PI運(yùn)算和解耦模塊(2.5); 所述PI運(yùn)算和解耦模塊(2.5)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)際值以及直軸電流實(shí)際值輸出直軸電壓給定值和交軸電壓給定值給所述坐標(biāo) 變換及3￥?￥1模塊(2.6); 所述坐標(biāo)變換及SVPTO1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)對異步電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行控制。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于異步電機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述PI運(yùn)算和解耦模 塊(2.5)采用PI調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)解耦。3. -種用如權(quán)利要求1-2任意一項(xiàng)所述系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 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（2.1)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； 第二步:所述轉(zhuǎn)矩電流修正模塊(2.4)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； 所述坐標(biāo)變換模塊(2.3)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； 第三步:所述PI運(yùn)算和解耦模塊(2.5)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)際值以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； 第四步:所述坐標(biāo)變換及SVPWM模塊(2.6)根據(jù)第三步中輸出的直軸電壓給定值和交軸 電壓給定值對異步電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行控制。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，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)三相電流的有效值，取三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)的三相電流平均值，其中：電壓取點(diǎn)為U、（l-k2)U、（l-2*k2) U、……、（l_n*k2)U，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速取點(diǎn)為n、n/(l-k2)、n/(l-2*k2)、……、n/(l_n*k2);取每相 鄰兩點(diǎn)擬合成直線即得弱磁表。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，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，直軸電流給定值從〇開始以步長為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(2.1)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；以扭矩偏差超過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。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述第二步中輸出修正后的交軸電流 給定值具體通過以下方法獲得: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。
【專利摘要】本發(fā)明的第一目的在于提供一種用于異步電機(jī)的控制系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)矩給定模塊、弱磁查表模塊、坐標(biāo)變換模塊、轉(zhuǎn)矩電流修正模塊、PI運(yùn)算和解耦模塊以及坐標(biāo)變換及SVPWM模塊。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)精簡、適用于異步電機(jī)且操作方便的優(yōu)勢。本發(fā)明的第二目的在于提供一種控制方法，具有轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短和不存在電壓飽和現(xiàn)象的特點(diǎn)，具體包括以下步驟：第一步：獲取弱磁表；第二步：轉(zhuǎn)矩電流修正模塊輸出修正后的交軸電流給定值；坐標(biāo)變換模塊輸出直軸電流實(shí)際值和交軸電流實(shí)際值；第三步：PI運(yùn)算和解耦模塊輸出直軸電壓給定值和交軸電壓給定值；第四步：坐標(biāo)變換及SVPWM模塊對異步電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行控制。
【IPC分類】H02P25/02, H02P23/14
【公開號】CN105703685
【申請?zhí)枴緾N201610151277
【發(fā)明人】劉竹, 萬炳呈
【申請人】湖南省耐為數(shù)控技術(shù)有限公司
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2016年3月16日