基于无传感器的高压级联变频器矢量控制系统及其控制方法，涉及级联变频器控制领域。本发明专利技术是为了解决现有永磁同步电机运动控制系统复杂，可靠性差，并且对电机的控制稳定性差的问题。本发明专利技术所述的将三相交流电流解耦为励磁分量和转矩分量，然后模仿直流电动机控制方法对其进行控制。它可用于对电机的矢量控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基于无传感器的高压级联变频器矢量控制系统及方法。属于级联变频 器控制领域。
技术介绍
交流变频调速控制系统控制策略很多，区别也很大。控制对象包括频率、电压、电 流、磁通、转矩、转速、位置等，而每一控制对象又有许多控制策略。特别是随着新控制理论 的应用，新的控制策略不断出现，高性能的控制策略已使交流调速系统的性能达到或超过 直流调速系统。在传统的永磁同步电机运动控制系统中，通常采用光电编码器或者旋转变 压器来检测转子速度和位置，然而，传感器增加了系统的成本，同时降低了系统的可靠性， 并且现有的对直流电机的控制需要滤波装置和均压电路，开关损耗大，谐波含量高，波形畸 变大，造成电机控制的稳定性差。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有永磁同步电机运动控制系统复杂，可靠性差，并且对电机 的控制稳定性差的问题。现提供基于无传感器的高压级联变频器矢量控制系统及其控制方 法。 基于无传感器的高压级联变频器矢量控制系统，它包括移相变压器、电流采样处 理电路、电流霍尔传感器、电压霍尔传感器、DSP主控板、PffM分配板、信号隔离驱动单元、六 级联三相逆变器和永磁同步电机， DSP主控板包括第一减法器、第二减法器、第三减法器、速度控制器、派克变换模 块、派克逆变换模块、克拉克变换模块、克拉克逆变换模块、第一 PI控制器、第二PI控制器 和自适应观测器， 六级联三相逆变器包括功率单元Al、功率单元A2、功率单元A3、功率单元A4、功率 单元A5、功率单元A6、功率单元B1、功率单元B2、功率单元B3、功率单元B4、功率单元B5、功 率单元B6、功率单元C1、功率单元C2、功率单元C3、功率单元C4、功率单元C5和功率单元 C6， 功率单元Al的一端连接功率单元A2的一端，功率单元A2的另一端连接功率单元 A3的一端，功率单元A3的另一端连接功率单元A4的一端，功率单元A4的另一端连接功率 单元A5的一端，功率单元A5的另一端连接功率单元A6的一端， 功率单元Bl的一端连接功率单元B2的一端，功率单元B2的另一端连接功率单元 B3的一端，功率单元B3的另一端连接功率单元M的一端，功率单元M的另一端连接功率 单元B5的一端，功率单元B5的另一端连接功率单元B6的一端， 功率单元Cl的一端连接功率单元C2的一端，功率单元C2的另一端连接功率单元 C3的一端，功率单元C3的另一端连接功率单元C4的一端，功率单元C4的另一端连接功率 单元C5的一端，功率单元C5的另一端连接功率单元C6的一端， 功率单元Al的另一端、功率单元Bl的另一端同时连接功率单元Cl的另一端， 功率单元A6的另一端、功率单元B6的另一端和功率单元C6的另一端连接永磁同 步电机的三相交流信号输入端， 三相交流输入端作为移相变压器的输入端，移相变压器的三相交流信号输出端均 连接每个功率单元的三相交流信号输入端， 功率单元A6的另一端和功率单元B6的另一端分别连接电流霍尔传感器的逆变信 号输入端和电压霍尔传感器的逆变信号输入端，电流霍尔传感器的电流信号输出端连接电 流采样处理电路的电流信号输入端，电流采样处理电路的电流信号输出端i a，ib，i。连接克 拉克变换模块的电流信号输入端ia，ib，i。，电压霍尔传感器的电压信号输出端u a，ub，u。连接 克拉克变换模块的电压信号输入端Ua, Ub, U。， 克拉克变换模块的两相静止坐标系下的电流信号输出端i α, i e连接派克变换模块 的两相静止坐标系下的电流信号输入端i。，ie， 克拉克变换模块的两相静止坐标系下的电压信号输出端ua，Ufi连接派克变换模 块的两相静止坐标系下的电压信号输入端U a，Ufi， 派克变换模块的电流信号输出端id同时连接第二减法器的电流信号输入端i ,和 自适应观测器的电流信号输入端id， 派克变换模块的电流信号输出端iq同时连接第三减法器的电流信号输入端i q和 自适应观测器的电流信号输入端iq， 直轴电流给定信号 < 作为第三减法器的输入端，第三减法器的电流信号输出端连 接第二PI控制器的电流信号输入端，第二PI控制器的q轴电压给定信号输出端，连接派 克逆变换模块的q轴电压给定信号输入端<，派克逆变换模块的静止坐标第下β轴电压 信号输出端连接克拉克逆变换模块的静止坐标系下β轴电压信号输入端％ . 派克变换模块的电压信号输出端Ud连接自适应观测器的电压信号号输入端u d， 派克变换模块的电压信号输出端Uq连接自适应观测器的电压信号输入端u q， 自适应观测器的转速信号输出端ω连接第一减法器的转速信号输入端ω，自适 应观测器的角度信号输出端同时连接派克变换模块的角度信号输入端Θ JP派克逆变 换模块的角度信号输入端θ ρ 速度参考值ω#作为第一减法器的转速信号输入端， 第一减法器的转速信号输出端连接速度控制器的转速信号输入端， 速度控制器的q轴电流给定信号输出端^连接第三减法器的q轴电流给定信号输 入端(;， 第三减法器的电流信号输出端连接第一 PI控制器的电流信号输入端， 第一 PI控制器的q轴电压给定信号输出端<连接派克逆变换模块的q轴电压给 定信号输入端， 派克逆变换模块的静止坐标系下α轴电压*4输出端连接克拉克逆变换模块的静 止坐标系下α轴电压<， 克拉克逆变换模块的三相电压数字参考信号uAraf、uBraf和U fref输出端分别连接PffM 分配板的三相电压数字参考信号输入端uAraf、uBra#P u &(；f, PffM分配板的三相PffM信号输出端连接信号隔离驱动电路的三相PffM信号输入端， 信号隔离驱动电路的三相驱动信号输出端连接各功率单元。 基于无传感器的高压级联变频器矢量控制系统实现的矢量控制方法，它包括以下 内容， 步骤一、移相变压器将接收的三相交流电给六级联三相逆变器，通过六级联三相 逆变器逆变之后，驱动电机运转， 电机运行期间，由电流霍尔传感器和电压霍尔传感器分别检测电机的定子三相 电流信号i a，ib，i。和三相电压信号u a，ub，u。，电机的定子三相电流信号ia，ib，i。经过电流 采样处理电路10处理后，将处理后的电机的定子三相电流信号i a，ib，i。和三相电压信号 ua，ub，u。经过克拉克变换模块变换为两相静止坐标系下的电流i α，ie和两相静止坐标系下 的电压Ua，Ufi，再经过派克变换模块的变换得到dq坐标系下的两路电流信号i q、id和两路 电压信号Uq、Ud， 两路电流信号iq、ijP两路电压信号U q、叫通过自适应观测器的计算获得电机转 速ω和磁链角度Θ y该磁链角度^同时输入到派克变换模块和派克你逆变换模块中， 步骤二、步骤一获得的电机转速ω与输入的转速参考值在第一减法器中进行 运算后，输出结果经过速度控制器进行比较，输出给定的q轴电流，与派克变换模块输出的 一路电流信号i q在第三减法器中进行加法运算后，将结果输出给第一 PI控制器，从而得到 给定的q轴电压，同时，派克变换模块输出的另一路电流信号、与直轴给定电流同时输 入到第二减法器中进行运算，输出结果通过第二PI控制器的控制，获得给定的的d轴电压 // d， 给定的q轴电压和给定的的d轴电压、同时通过派克逆本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于无传感器的高压级联变频器矢量控制系统，其特征在于，它包括移相变压器（1）、电流采样处理电路（10）、电流霍尔传感器（5）、电压霍尔传感器（6）、DSP主控板（7）、PWM分配板（8）、信号隔离驱动单元（9）、六级联三相逆变器（3）和永磁同步电机（4），DSP主控板（7）包括第一减法器（7‑4）、第二减法器（7‑11）、第三减法器（7‑6）、速度控制器（7‑5）、派克变换模块（7‑2）、派克逆变换模块（7‑9）、克拉克变换模块（7‑1）、克拉克逆变换模块（7‑10）、第一PI控制器（7‑7）、第二PI控制器（7‑8）和自适应观测器（7‑3），六级联三相逆变器（3）包括功率单元A1、功率单元A2、功率单元A3、功率单元A4、功率单元A5、功率单元A6、功率单元B1、功率单元B2、功率单元B3、功率单元B4、功率单元B5、功率单元B6、功率单元C1、功率单元C2、功率单元C3、功率单元C4、功率单元C5和功率单元C6，功率单元A1的一端连接功率单元A2的一端，功率单元A2的另一端连接功率单元A3的一端，功率单元A3的另一端连接功率单元A4的一端，功率单元A4的另一端连接功率单元A5的一端，功率单元A5的另一端连接功率单元A6的一端，功率单元B1的一端连接功率单元B2的一端，功率单元B2的另一端连接功率单元B3的一端，功率单元B3的另一端连接功率单元B4的一端，功率单元B4的另一端连接功率单元B5的一端，功率单元B5的另一端连接功率单元B6的一端，功率单元C1的一端连接功率单元C2的一端，功率单元C2的另一端连接功率单元C3的一端，功率单元C3的另一端连接功率单元C4的一端，功率单元C4的另一端连接功率单元C5的一端，功率单元C5的另一端连接功率单元C6的一端，功率单元A1的另一端、功率单元B1的另一端同时连接功率单元C1的另一端，功率单元A6的另一端、功率单元B6的另一端和功率单元C6的另一端连接永磁同步电机（4）的三相交流信号输入端，三相交流输入端作为移相变压器（1）的输入端，移相变压器（1）的三相交流信号输出端均连接每个功率单元的三相交流信号输入端，功率单元A6的另一端和功率单元B6的另一端分别连接电流霍尔传感器（5）的交流信号输入端和电压霍尔传感器（6）的交流信号输入端，电流霍尔传感器（5）的电流信号输出端连接电流采样处理电路（10）的电流信号输入端，电流采样处理电路（10）的电流信号输出端ia,ib,ic连接克拉克变换模块（7‑1）的电流信号输入端ia,ib,ic，电压霍尔传感器的电压信号输出端ua,ub,uc连接克拉克变换模块（7‑1）的电压信号输入端ua,ub,uc，克拉克变换模块（7‑1）的两相静止坐标系下的电流信号输出端iα，iβ连接派克变换模块（7‑2）的两相静止坐标系下的电流信号输入端iα，iβ，克拉克变换模块（7‑1）的两相静止坐标系下的电压信号输出端uα，uβ连接派克变换模块（7‑2）的两相静止坐标系下的电压信号输入端uα，uβ，派克变换模块（7‑2）的电流信号输出端id同时连接第二减法器（7‑11）的电流信号输入端id和自适应观测器（7‑3）的电流信号输入端id，派克变换模块（7‑2）的电流信号输出端iq同时连接第三减法器（7‑6）的电流信号输入端iq和自适应观测器（7‑3）的电流信号输入端iq，直轴电流给定信号作为第三减法器（7‑11）的输入端，第三减法器（7‑11）的电流信号输出端连接第二PI控制器（7‑8）的电流信号输入端，第二PI控制器（7‑8）的q轴电压给定信号输出端连接派克逆变换模块（7‑9）的q轴电压给定信号输入端派克逆变换模块（7‑9）的静止坐标系下β轴电压信号输出端连接克拉克逆变换模块（7‑10）的静止坐标系下β轴电压信号输入端派克变换模块（7‑2）的电压信号输出端ud连接自适应观测器（7‑3）的电压信号号输入端ud，派克变换模块（7‑2）的电压信号输出端uq连接自适应观测器（7‑3）的电压信号输入端uq，自适应观测器（7‑3）的转速信号输出端ω连接第一减法器（7‑4）的转速信号输入端ω，自适应观测器（7‑3）的角度信号输出端θr同时连接派克变换模块（7‑2）的角度信号输入端θr和派克逆变换模块（7‑9）的角度信号输入端θr，速度参考值ω*作为第一减法器的转速信号输入端，第一减法器（7‑4）的转速信号输出端连接速度控制器（7‑5）的转速信号输入端，速度控制器（7‑5）的q轴电流给定信号输出端连接第三减法器（7‑6）的q轴电流给定信号输入端第三减法器（7‑6）的电流信号输出端连接第一PI控制器（7‑7）的电流信号输入端，第一PI控制器（7‑7）的q轴电压给定信号输出端连接派克逆变换模块（7‑9）的q轴电压给定信号输入端派克逆变换模块（7‑9）的静止坐标系下α轴电压输出端连接克拉克逆变换模...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓雷，高晗樱，宿海涛，
申请(专利权)人：国家电网公司，黑龙江省电力科学研究院，哈尔滨华奥新技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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