[发明专利]一种永磁同步电机零无功功率控制方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机零无功功率控制方法，包括电机转速闭环、交直轴电流分配方法、交直轴电流双闭环、交直轴电压前馈解耦以及空间矢量调制五个部分。本发明利用电机转速环给定电机交直轴电流矢量幅值，利用交直轴电流分配方法分配电机交直轴电流给定，交直轴电流双闭环保证电机实际电流对于给定值的跟踪，实现永磁同步电机有功功率满足负载要求、无功功率为零的目的。实现永磁同步电机零无功功率运行，减少电网无功功率损耗，提高电网电压质量，这对于国民经济发展具有重大意义。转速调节器以及电流调节器可采用PI调节器、PID调节器、模糊PI调节器、模糊PID调节器、滑膜调节器或者神经网络调节器。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机控制方法，特别是涉及一种永磁同步电机零无功功率控制方法。

背景技术

近年来，学者针对永磁同步电机控制策略进行了深入的研究，主要有直接转矩控制策略、i_d＝0控制策略、弱磁控制策略、最大转矩电流比控制策略等。直接转矩控制策略不需要电机位置角，不需要依赖电机参数，整个控制结构简单，鲁棒性好，对电机转矩以及电机定子磁链进行控制，满足电机负载要求，但是采用滞环控制，PWM频率不固定等缺点。

矢量控制技术是借鉴直流电机电枢电流与励磁电流垂直、无耦合以及可相互独立控制思路，对电机定子电流在同步旋转坐标系中大小和方向的控制，达到对交轴和直轴分量解耦控制目的，实现对电机磁场以及转矩控制。i_d＝0控制策略是最普遍的矢量控制技术，该控制策略简单，多用于伺服电机控制中。为提高电机转速调节范围，采用弱磁控制策略。为减小电机铜耗，提高电机效率，可采用最大转矩电流比控制策略。

但上述永磁同步电机控制策略都未考虑无功功率，若负荷侧有大量的永磁同步电机负载，电网无功补偿装置容量不足，导致电网电压降低，电网质量下降。

发明内容

发明目的：本发明的目的是实现永磁同步电机有功功率满足负载要求、无功功率为零的目的。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的永磁同步电机零无功功率控制方法，包括以下步骤：

S1：通过绝对式编码器、增量式编码器、霍尔位置传感器或者无位置传感器算法得出当前的电机转子位置角θ，并计算电机转子的实际转速ω；再将当前电机转子的实际转速ω通过负反馈与给定转速ω^*构成转速外环，电机转子实际转速ω与给定转速ω^*相减得到转速偏差信号Δω，转速偏差信号Δω经过速度调节器后的输出信号作为电机交直轴给定电流矢量幅值I^*；

S2：通过步骤S1得到的电流矢量幅值I^*计算交直轴电流分配角α，通过电流矢量幅值I^*与交直轴电流分配角α计算，得电机交轴电流给定直轴电流给定控制电机交直轴电流可控制永磁同步电机无功功率为零。电机交直轴给定电流如式(1)所示：

S3：利用电流互感器采集逆变器的相电流i_a和i_b，经过abc/αβ变换得到在两相静止坐标系下的α轴电流i_α与β轴电流i_β，再经过αβ/dq变换得到两相旋转坐标系下的交轴电流i_q和直轴电流i_d；将所述交轴电流i_q与步骤S2得到的交轴电流给定值比较后，经过电流调节器得到交轴电压将所述直轴电流i_d和步骤S2得到的直轴电流给定值比较后，再经过电流调节器得到直轴电压

S4：将步骤S3中得到两相旋转坐标系下的交轴电压和直轴电压输入到前馈解耦控制器中，根据公式得到解耦后的交轴电压根据公式得到解耦后的直轴电压其中，L_d为电机直轴电感，λ为永磁磁链值，L_q为电机交轴电感；