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一种适用于多电机系统的直接转矩控制方法技术方案

技术编号:10243021 阅读:230 留言:0更新日期:2014-07-23 16:17
本发明专利技术公开了一种适用于多电机系统的直接转矩控制方法,首先建立多电机系统转矩、磁链评价函数;对评价函数的离散化、平均化处理,获得转矩、磁链影响因子表;然后通过多电机系统偏差耦合控制器产生单台电机的转矩参考值;最后计算转矩影响因子参考值pτ*和磁链影响因子参考值pλ*,并建立目标函数,根据转矩、磁链影响因子表,选择使目标函数值最小逆变器电压矢量,用于控制多电机系统;本发明专利技术可实现多电机系统快速转矩响应,同时降低稳态运行中的转矩波动;本发明专利技术建立的转矩、磁链影响因子表,可全面、直接、精细的反应出不同逆变器电压矢量在不同占空比作用下对多电机系统电磁转矩和电机定子磁链幅值的影响程度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了,首先建立多电机系统转矩、磁链评价函数;对评价函数的离散化、平均化处理,获得转矩、磁链影响因子表;然后通过多电机系统偏差耦合控制器产生单台电机的转矩参考值;最后计算转矩影响因子参考值pτ*和磁链影响因子参考值pλ*,并建立目标函数,根据转矩、磁链影响因子表,选择使目标函数值最小逆变器电压矢量,用于控制多电机系统;本专利技术可实现多电机系统快速转矩响应,同时降低稳态运行中的转矩波动;本专利技术建立的转矩、磁链影响因子表,可全面、直接、精细的反应出不同逆变器电压矢量在不同占空比作用下对多电机系统电磁转矩和电机定子磁链幅值的影响程度。【专利说明】
本专利技术属于驱动电机的功率变换器控制领域,具体涉及采用直接转矩控制的多电机调速系统的性能改善方法。
技术介绍
在造纸、纺织、印染、轧钢等高精度和高转速的传动系统中,多电机同步控制一直是核心的问题。多电机同步包括各台电机具有相同的速度;多台电机的转速保持某一固定比例,如同步轧机、造纸机、纺织染整机械等;多台电机输出轴的转角或位移按要求保持恒定的差值,如精密数控加工设备、纤维缠绕编织设备、机器人控制等。同步控制的目的是使跟踪误差和同步误差趋于零。同步控制算法直接影响系统的可靠性、产品的质量和市场销售。实际应用中,由于各传动轴的驱动特性不匹配、负载的扰动、电机参数的摄动等因素,多电机的同步性能会因此会变差、恶化,从而降低系统的精度和可靠性。因此,研究多电机同步控制具有非常重要的现实意义。直接转矩控制于1986年提出,早期用于控制由电压型逆变器馈电的感应电机调速系统。直接转矩控制采用滞环比较器和开关表的控制结构,具有结构简单、不依赖电机参数及无需旋转坐标变换等优势,但却存在转矩波动较大的问题。
技术实现思路
针对上述现有技术,本专利技术提供;本专利技术利用偏差耦合控制方式,实现多电机系统同步控制;通过建立转矩、磁链影响因子表,实现单台电机快速转矩响应及转矩波动抑制。为了解决上述技术问题,本专利技术,包括以下步骤:步骤一、通过多电机系统偏差耦合控制器产生单台电机的控制参考信号:将多电机系统的某一台电机的速度反馈值同所述多电机系统内其它电机的速度反馈值分别做差,然后将所得到的偏差乘以相应增益,最后将所得结果相加得偏差补偿信号;将偏差补偿信号、该台电机的速度参考值及该台电机速度反馈值求和,从而得到单台电机的控制参考信号;步骤2-1、建立多电机系统转矩评价函数、磁链评价函数;建立空间旋转坐标系χ-y,且将电机定子磁链Ψ3定位在X轴上;定义转矩评价函数τ、磁链评价函数λ、反电势评价函数e分别如下:【权利要求】1.,包括以下步骤: 步骤一、通过多电机系统偏差耦合控制器产生单台电机的控制参考信号: 将多电机系统的某一台电机的速度反馈值同所述多电机系统内其它电机的速度反馈值分别做差,然后将所得到的偏差乘以相应增益,最后将所得结果相加得偏差补偿信号;将偏差补偿信号、该台电机的速度参考值及该台电机速度反馈值求和,从而得到单台电机的控制参考信号; 步骤二、根据步骤一得到的单台电机的控制参考信号,选择最优逆变器电压矢量,控制电机系统运行;包括以下步骤: 步骤2-1、建立多电机系统转矩评价函数、磁链评价函数; 建立空间旋转坐标系x-y,且将电机定子磁链Ψ3定位在X轴上;定义转矩评价函数τ、磁链评价函数λ、反电势评价函数e分别如下: 【文档编号】H02P21/14GK103944459SQ201410141166【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日 【专利技术者】夏长亮, 高明煜, 赵家欣 申请人:天津大学本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种适用于多电机系统的直接转矩控制方法,包括以下步骤:步骤一、通过多电机系统偏差耦合控制器产生单台电机的控制参考信号:将多电机系统的某一台电机的速度反馈值同所述多电机系统内其它电机的速度反馈值分别做差,然后将所得到的偏差乘以相应增益,最后将所得结果相加得偏差补偿信号;将偏差补偿信号、该台电机的速度参考值及该台电机速度反馈值求和,从而得到单台电机的控制参考信号;步骤二、根据步骤一得到的单台电机的控制参考信号,选择最优逆变器电压矢量,控制电机系统运行;包括以下步骤:步骤2‑1、建立多电机系统转矩评价函数、磁链评价函数;建立空间旋转坐标系x‑y,且将电机定子磁链Ψs定位在x轴上;定义转矩评价函数τ、磁链评价函数λ、反电势评价函数e分别如下:τ=Vy2/3Vdc---(1)]]>λ=Vx2/3Vdc---(2)]]>e=ωr|Ψs|2/3Vdc---(3)]]>式(1)、式(2)和式(3)中,Vx和Vy分别表示电机定子电压的x轴和y轴分量;ωr表示电机转子电角速度;|Ψs|表示电机定子磁链幅值;Vdc表示变流器直流侧电压值;步骤2‑2、对多电机系统磁链评价函数进行离散化、平均化处理,建立多电机系统转矩、磁链影响因子表;转矩影响因子pτ和磁链影响因子pλ计算公式分别为:pτ=round[kπ/6∫π6(lθ-1)π6lθm·τdθs]---(4)]]>pλ=round[kπ/6∫π6(lθ-1)π6lθm·λdθs]---(5)]]>式(4)和式(5)中,θs表示电机定子磁链矢量角;m表示离散化的占空比,且有m∈{‑1,‑5/6,‑4/6,‑3/6,‑2/6,‑1/6,1/6,2/6,3/6,4/6,5/6,1};lθ表示电机定子磁链扇区号,且有lθ∈{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};round[]表示就近取整函数,其中,k=10.7,转矩影响因子pτ和磁链影响因子pλ为介于‑9到+9之间的整数;计算电机系统全部转矩影响因子pτ和磁链影响因子pλ,汇总后得到多电机系统转矩、磁链影响因子表;步骤2‑3、建立目标函数,筛选最优开关组合及其占空比,用于控制电机;首先,分别计算转矩影响因子参考值pτ*和磁链影响因子参考值pλ*,公式如下:pτ*=(Te*-Te)/KT+pe---(6)]]>pλ*=(|Ψs|*-|Ψs|)/Kψ---(7)]]>式(6)和式(7)中,Te*和|Ψs|*分别为电磁转矩参考值和电机定子磁链幅值参考值;KT和KΨ分别为电磁转矩控制参数和电机定子磁链幅值控制参数;其次,从步骤2‑2得到的多电机系统转矩、磁链影响因子表中查询所有逆变器电压矢量对应的转矩影响因子pτ和磁链影响因子pλ的数值;最后,建立目标函数,并选择使目标函数值最小的逆变器电压矢量,用于控制多电机系统;目标函数如下:f=ϵT|pτ*-pτ|+ϵψ|pλ*-pλ|---(8)]]>式(8)中,εT为电磁转矩权重系数,εΨ为电机定子磁链幅值权重系数,εT和εΨ之间的相对取值大小决定了电机电磁转矩和电机定子磁链幅值之间的权重关系;权重值相对越大,该项在系统控制中的重要程度越高;权重值为零的表达式,在系统控制中忽略该项。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:夏长亮高明煜赵家欣
申请(专利权)人:天津大学
类型:发明
国别省市:天津;12

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