[实用新型]可变载频电机控制器

说明书

技术领域

本实用新型是一种基于永磁同步电机电机矢量控制的基础上，实现对可变载频电机进行控制的控制器，属于电力传动控制设备技术领域。

背景技术

目前，交流电机取代直流电机成为了现代电力电子发展的主流方向。交流电机分为同步电机、异步电机两大类。异步电机是通过定子电流的励磁分量来产生气隙磁场，而永磁同步电机是通过转子永磁体来产生气隙磁场，相较于异步电机，永磁同步电机具有结构简单、功率密度大、无励磁损耗、运行效率高等优点。因此永磁同步电机在航空航天、工业自动化装置、电动车、医疗器械、家用电器和计算机外围设备等领域的应用也越来越多。

现有永磁同步电机的控制系统，多采用矢量控制方法对电机进行闭环控制。矢量控制方案是一种计算量较大的电机控制方案，其将三相电动机的相电流/相电压通过Clark和Park矢量变换到两轴的电机旋转坐标系上，然后通过电机的闭环调速系统和逆坐标变换系统，经设置有多个功率晶体管的三相电源换流器输出，用于控制电机的三相交流电流。现有的矢量控制技术是在单片机程序中通过一个定时器中断完成所有的矢量计算，如图3所示，由于定时器的中断周期为固定值，则三相电源换流器中多个晶体管的脉宽调制控制周期也为固定值，这样便导致电机调速系统的载波频率相同，从而产生固定频率的谐波干扰，影响电机控制品质。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种脉宽调制控制周期可变，实现对不同载频进行控制的可变载频电机控制器，其能够明显减少电机运转过程中的固定频率的谐波干扰，提高电机控制品质。

本实用新型的目的主要是通过下述方案得以实现的：一种可变载频电机控制器，包括依次电连接的电机矢量控制模块、模数转换模块、闭环PI调速模块、空间矢量脉宽调制模块和三相逆变器，所述电机矢量控制模块发出的控制信号与模数转换模块的输入端连接，由模数转换模块输出的控制信号经闭环PI调速模块输入给空间矢量脉宽调制模块，由空间矢量脉宽调制模块的输出端将控制信号输入给三相逆变器的输入端，三相逆变器将控制信号信号输入至电机矢量控制模块以达到闭环控制，所述模数转换模块与闭环PI调速模块之间设有坐标变换模块，用于将永磁同步电机的三相电流转换成直轴、交轴上的等效电流，所述闭环PI调速模块与空间矢量脉宽调制模块之间设有逆坐标变换模块，用于将直轴、交轴上的等效电流转换成三相电流，所述可变载频电机控制器还包括有随机载频生成模块，所述随机载频生成模块的输出端分别与空间矢量脉宽调制模块和电机矢量控制模块电连接。

采用本方案，在模数转换模块与闭环PI调速模块之间设有坐标变换模块，用于将永磁同步电机的三相电流转换成直轴、交轴上的等效电流，所述闭环PI调速模块与空间矢量脉宽调制模块之间设有逆坐标变换模块，用于将直轴、交轴上的等效电流转换成三相电流，这样的设置可以实现不需位置传感器即可实现对转子位置和转速的观测，简化电机系统内部结构，大大降低电机控制系统的成本，提高电机的稳定性。同时在可变载频电机控制器设置随机载频生成模块，所述随机载频生成模块的输出端分别与空间矢量脉宽调制模块和电机矢量控制模块电连接，由可变载频生成模块生成的变化载频值输入给空间矢量脉宽调制模块，同时随机载频生成模块使电机矢量控制模块中矢量计算程序不受影响，从而实现电机中单片机的计算程序和载频生成程序分离。这样通过实时改变电机载波频率，减低驱动模块以固定周期开关所带来的信号干扰，提高了电机控制品质。

作为优选，所述的随机载频生成模块包括中断定时器和随机载频生成系统，所述中断定时器包括第一中断定时器与第二中断定时器，所述第一中断定时器与电机矢量控制模块电连接，所述第二中断定时器与随机载频生成系统电连接。第一中断定时器与电机矢量控制模块电连接，用于控制模数转换模块、闭环PI调速模块的中断计算，第一中断定时器的中断时间是根据程序的运行时间确定，且大于所运行程序的运行时间，不能随机改变；第二中断定时器用于随机载频生成系统中载频生成计算，通过实时改变第二中断定时器的中断时间，实现载频的实时更新，随机载频通过输出端输入给空间矢量脉宽调制模块。通过第一中断定时器和第二中断定时器实现电机矢量计算程序和载频的分离。

作为优选，所述坐标变换模块包含Clark变换模块和Park变换模块，所述Clark变换模块的输入端与模数转换模块的输出端连接，所述Park变换模块的输入端与Clark变换模块的输出端相连，所述Park变换模块的输出端与闭环PI调速模块的输入端相连。通过Clark变换模块和Park变换模块，将永磁同步电机的三相电流转换成直轴、交轴上的等效电流。