[发明专利]一种基于DSP的双PWM变频调速系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种变频调速系统，尤其涉及一种基于DSP的双PWM变频调速系统。

背景技术

在用电系统中，电动机作为主要的动力设备广泛地应用于工农业生产、国防、科技及社会生活等各个方面。电动机负荷约占总电量的，成为用电量最多的电气设备。电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，在实际应用中，一是要使电动机具有较高的机电能量转换效率二是根据生产机械的工艺要求控制和调节电动机的旋转速度。电动机的调速性能如何对提高产品质量、提高劳动生产率和节约电能有着直接的决定性影响。电动机的调速从直流发电机一电动机组调速、静止晶闸管整流器直流调速逐步发展到交流电动机变频调速。变频器成为了交流电机控制的重要组成部分，它的优劣程度直接决定了交流电机的控制程度和所达到的效果要求。

电力电子技术及计算机控制技术的发展为交流变频调速提供了良好的契机。从早期广泛使用的半控型功率半导体开关器件发展到如今性能各异且类型诸多的全控型功率开关器件，如双极型晶体管、门极关断晶闸管、绝缘栅双极型晶体管工、集成门极换向晶闸管、功率场效应晶体管以及场控晶闸管等。而世纪年代发展起来的智能型功率模块工则开创了功率半导体开关器件新的发展方向。数字信号处理器和工专用集成电路的快速发展以及新颖控制理论和技术如磁场定向矢量控制、直接转矩控制等的完善，使变频调速系统在调速范围、调速精度、动态响应、功率因数、运行效率和使用方便等性能指标上接近直流调速系统，受到各行各业的欢迎，并取得显著的经济效益。

发明内容

为了克服的难题，本发明提出一种。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于DSP的双PWM变频调速系统，包括双PWM变频调速系统、PWM整流器控制、PWM逆变器控制三个部分。

所述双PWM变频调速系统包括交流电网侧、PWM整流器、直流侧、PWM逆变器和交流电动机侧；

所述PWM整流器控制采用了电流闭环控制，包括两个功能电流误差补偿和电压调制；

所述PWM逆变器控制采用矢量控制的方法，对电动机进行控制。

本发明的有益效果是：本发明应用前馈控制技术，设计了基于PI调节器的电流闭环和电压闭环的双闭环控制系统，不仅可以提高功率因数，减少谐波污染，更能提供电动机的四象限运行，克服了不可控整流器能量传输不可逆，过高的泵升电压有可能损坏开关器件、电解电容威胁变频器安全工作等缺点。在直流侧加入电容，能够缓冲PWM整流器交流侧和直流负载间能量交换，且平稳PWM整流器直流侧电流，同时抑制直流侧谐波电压。

附图说明

图1双PWM变频调速系统。

图2三相电压型PWM整流器电流内环解耦控制。

图3已解耦的内环结构。

图4电压外环控制结构。

图5矢量控制基本原理。

具体实施方案

图1中，将整个系统分成交流电网侧、PWM整流器、直流侧、PWM逆变器和交流电动机侧。双具有输入电压、电流频率固定，波形均为近似正弦，功率因数接近，输出电压、电流频率可变，电流波形也近似为正弦的特点。这种变频器可实现四象限运行，从而达到能量的双向传送。在变频调速过程中，当电动机处于减速运行时，由于负载惯性作用进入发电状态，此时交流电动机的再生能量经逆变器中开关元件和续流二极管向中间直流环节的储能电容充电，使电容器两端电压升高，此时整流器的开关元件在控制下，将能量回馈到交流电网，完成能量的双向流动。

图2中，由于从电网侧采样得到的三相对称的电流经过坐标变换可将坐标系中的基波正弦变量变换成坐标系中的直流变量。因此电流内环采用调节器可以取得无静差调节。为此，引入i_d、i_q。的前馈解耦控制，对u_d、u_q进行前馈补偿，且采用调节器作为电流环控制器。

图4中，电压外环控制的目的是为了稳定整流器直流侧电压U_dc。图中W_cq(S)为电流内环传递函数，K为时变环节0.75mI_mcosθ，这里考虑以该环节的最大比例增益进行取代，即取其最大近似值为0.75，因为最大增益对整个电压环稳定性影响最大，所以这种近似处理是合理的。

图5中，把异步电机经坐标变换等效成直流电动机，然后仿照直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制；再经过相应的反变换，就可以控制交流电动机。在进行控制时，可以和直流电动机一样，使其中一个磁场电流不变，而控制另一个磁场电流信号，从而获得和直流电动机类似的控制效果。