[发明专利]一种大功率异步电动机低开关频率运行控制方法

摘要

一种大功率异步电动机低开关频率运行控制方法，包括：信号采集、磁链观测、磁链外环控制和转速外环控制、预测电流内环控制，通过利用采集信号得到逆变器直流侧电压、电机定子电流，计算得到转子磁链，实现磁链闭环得到d轴电流参考值，利用采集信号得到异步电机转速，实现转速闭环得到q轴电流参考值，经过预测电流内环控制，直接产生开关信号，实现变流器对电机的控制，本发明通过指定边界在dq同步坐标系中为d轴长q轴短的椭圆形，实现线性调制模式更低地开关频率运行控制，通过对d轴释放较大的误差限来降低开关频率，同时借助电机转子时间常数较大的特点避免增加额外的谐波电流问题，提高了低开关频率下电机系统运行的可靠性和高效性。

主权项

1.一种大功率异步电动机低开关频率运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1)、信号采集：实时采集t_k时刻变流器的直流侧电压udc(k)、异步电机定子电流异步电机转速ω(k)；S2)、转子磁链观测：在t_k时刻，利用开关信号S_a,b,c(k)和直流侧电压u_dc(k)合成电机定子电压矢量其计算式为：在静止坐标系中，异步电机转子磁链矢量为：并根据转子磁链矢量求得转子磁链矢量幅值ψ_r(k)，具体计算表达式为；并根据转子磁链矢量幅值ψ_r(k)与其αβ坐标下的分量ψ_rα(k)、ψ_rβ(k)之间的关系，得到定向角度θ(k)，具体为：其中，L_r为转子电感，L_m为定转子间互感，L_s为定子电感，R_s为定子电阻；S3)、磁链外环控制和转速外环控制：将转速的参考量ω^*和采集到的转速信号ω(k)作差值后进行PI控制得到内环q轴定子电流给定量通过对转子磁链的参考量ψ_r^*和转子磁链幅值ψ_r(k)作差后进行PI控制得到内环d轴定子电流给定量S4)、预测电流内环控制：根据采集得到t_k时刻异步电机的定子电流并结合静止坐标系下的电机模型：经过一阶欧拉离散化，得到下一时刻的电流预测值具体计算表达式为：其中，R_r为转子电阻，σ为电机漏磁系数，n_p为电机极对数，采样周期为T_s；电流预测值根据磁链定向角θ(k)经过坐标变换之后得到电流预测值在d轴和q轴的电流分量i_sd(k+1)、i_sq(k+1)，其具体计算表达式为：由于电机转子时间常数较大，对d轴电流分量有很强的滤波作用，能够允许定子电流矢量在d轴方向进行较大范围的滑动，也不会增加电磁转矩的脉动，因此设计d轴长，q轴短的电流矢量椭圆边界，降低开关频率，具体为：且0<λ＜1，Δi_min＜g＜Δi_max，其中，λ为权值，Δi_min为最小电流误差，Δi_max为最大电流误差，通过权值λ，以及Δi_min、Δi_max来限定d轴和q轴的长度以及椭圆的范围，从而在纹波范围内降低开关频率；S5)、分别将8个开关状态所对应的电压矢量输入到价值函数g中，计算得到价值函数的最小值g_min，保存使得价值函数最小的开关状态输出，产生得到开关驱动信号S_a,b,c(k)，通过开关驱动信号S_a,b,c(k)控制开关管的导通，实现变流器对电机的控制。