[发明专利]一种小容量薄膜电容变频器系统的永磁同步电机控制算法

摘要

本发明公开一种小容量薄膜电容变频器系统的永磁同步电机控制算法，通过对电机交轴电流的精确控制，有效降低电网输入电流的畸变率，对电机直轴电流的精确控制，保证了在直流母线电压低情况下的速度要求；通过直流母线电压的反馈，提高整个系统的稳定性。该系统省去功率因数校正电路，改用小容量的薄膜电容，整个控制系统体积小，降低了成本，但电容上电压的波动给后端的控制带来困难，为此，本发明根据平均转矩得出电机的交直轴参考电流的直流分量，根据母线电压的变化，对交直轴参考电流进行相应的调整，电流控制器采用内模控制器或者重复控制器或者PR控制器，实现电机的交直轴电流对周期给定信号的快速跟踪。

主权项

1.一种小容量薄膜电容变频器系统的永磁同步电机控制算法，其特征在于，包括以下步骤：(1)，通过编码器或者霍尔位置传感器得出当前的电机转子位置角θ，并计算电机的实际转速ω；再将当前电机转子转速ω通过负反馈，与给定转速ω*构成转速外环，二者相减得到转速偏差信号Δω，该转速偏差信号经速度调节器后的输出信号作为电机转矩给定值T**；(2)，将步骤(1)中的电机转矩给定值T^**经过低通滤波器或进行傅里叶分解，得到转矩给定值T^**的直流分量作为转矩给定值T^*；将当前电机的实际转速ω、直流母线电压V_dc、电网实时电压V_s、电网电流幅值I_in以及小容量薄膜电容电流的幅值I_dc输入到交直轴参考电流发生器，所述交直轴参考电流发生器包括最大转矩电流比模块，得出弱磁控制下的交轴参考电流的直流分量以及直轴参考电流的直流分量交轴电流给定值为直轴电流给定值为其中，θ_q为交轴参考电流修正角度，θ_q根据下式得到：I_dc为小容量薄膜电容电流的幅值，I_in为电网电流的幅值；I_d为直轴参考电流交流分量的幅值，θ_d为直轴参考电流交流分量的修正角度，θ_grid为电网电压相角；(3)，利用电流互感器采集逆变器的相电流i_a和i_b，经abc/αβ变换得到在两相静止坐标系下的α、β轴电流i_α与i_β，再经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(2)得到的交轴电流给定值比较后，经过电流调节器得到交轴调节电压将所述直轴电流i_d和步骤(2)得到的直轴电流给定值比较后，再经电流调节器得到直轴调节电压4)，将步骤(3)中得到两相旋转坐标系下的交轴调节电压信号和直轴调节电压信号输入到前馈解耦控制器中，根据公式得到前馈解耦交轴电压根据公式得到前馈解耦直轴电压其中，ω_re为电机当前的角速度，L_d为同步坐标系下电机直轴电感，L_q为同步坐标系下电机交轴电感，ψ_a为电机永磁磁链；(5)，将直流母线电压V_dc与电网电压的绝对值|V_s|进行比较，偏差信号经过二阶滤波器，然后分别乘以系数k_vq、k_vd得到交轴电压补偿和直轴电压补偿将所述交轴电压补偿和直轴电压补偿分别与步骤(4)得到的前馈解耦交直轴电压相加，得到交轴的参考电压与直轴的参考电压将得到的交轴参考电压信号和直轴参考电压信号以及当前的电机转子位置角θ信号输给dq/αβ单元，输出两相静止坐标系下αβ轴两相电压信号和将两相电压信号和以及直流母线电压V_dc输入到SVPWM单元中，SVPWM输出六路脉冲调制信号来控制三相逆变器的功率管的导通与关断。