单台逆变器拖动四台异步电机的矢量控制方法技术

本发明专利技术涉及一种单台逆变器拖动四台异步电机的矢量控制方法，把多个电机的运行状态平均起来，看成一个抽象的“平均电机”来控制。当各个电机工作状况一样的时候，相当于控制一个电机，控制机理简单。当有电机的工作情况与其它电机不同，彼此间就会产生差值。此方法就是利用差值和平均值，通过矢量平均地方法，抽象出一台电机，根据反馈来控制逆变器，驱动多个电机正常运行。用DSP来实现的。此控制方法有效地减少了系统的体积和成本，提高系统的可靠性，简化了系统的维护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种异步电机调速技术，特别涉及一种。
技术介绍
随着近年来工业的发展，对各种机械性能和产品质量要求的逐渐提高，单单针对一台电机的控制在某些场合已经不能满足现代高科技发展的要求，而是需要人们控制多台电机，让其更好地协调运行。针对多台电机控制的研究将为一般工业
等需要统一动作的场合提供协调控制技术。它可广泛应用于柔性机械、高性能的数控技术，轨道交通、 机器人控制以及恶劣环境下的电机运行状况的重现和高速加工中的动态更换刀具等。因此，如何提高交流多电机同步控制系统的性能，已成为当今电力拖动系统研究的重点。传统的异步电机驱动系统中，通常采用一台变频器控制一台电机的方案，故而在需要同时控制多台电机的场合就需要多台逆变器进行驱动。这使得系统质量、体积和成本大大增加，同时使机车停车的维修程序变的十分繁琐。特别是在某些特定的工作场合下，如轨道牵引以及车间流水线等操作环境中，必须采用相对简化的异步电机驱动系统以满足工况需求。
技术实现思路
本专利技术是针对多台交流电机同步控制困难的问题，提出了一种，由一台逆变器拖动不同电机，按转子磁链定向矢量控制可以将异步电动机转化为等效的直流电动机来控制，简化了传统的异步电机控制，降低控制成本。本专利技术的技术方案为一种，由一台逆变器拖动四台异步电机，启动时，由检测模块中的4路电压传感器、电流传感器、转速传感器分别检测四台电机运行时的实时转速、线电压和线电流；将检测到的实时转速与给定转速ω作差之后分别得到4路转速的差值，经过PI控制器变换得到四台电机相应的转矩，之后经过转矩计算模块相应的平均环节得到平均转矩；将各个电机的线电压和线电流通过对应的转子磁通计算模块分别得到各电机磁通之后，经过平均磁通计算模块作相应的平均计算；最后通过平均转矩和平均磁链得到d轴和q轴坐标上的瞬时电流，经过矢量旋转变换模块和2/3变换模块得到驱动三相电压型逆变器模块的PWM波形，输出控制异步电机。本专利技术的有益效果在于本专利技术， 有效地减少了系统的体积和成本，提高系统的可靠性，简化了系统的维护。附图说明图1为本专利技术单台逆变器拖动四台异步电机的矢量控制系统结构图2为本专利技术单台逆变器拖动四台异步电机的矢量控制系统硬件结构示意框图；图3为本专利技术单台逆变器拖动四台异步电机的矢量控制系统电路示意图； 图4为本专利技术单台逆变器拖动四台异步电机的矢量控制系统主电路功能结构图。具体实施例方式如图1所示单台逆变器拖动四台异步电机的矢量控制系统结构图，由一台逆变器拖动4台不同电机1M1、1M2、1M3、1M4.在控制其启动时，由检测模块中的4路电压传感器， 电流传感器，转速传感器分别检测到四台电机运行时的实时转速，线电压和线电流；将检测到的实时转速与给定转速ω作差之后分别得到4个转速的差值，经过PI控制器变换得到四台电机相应的转矩，之后经过转矩计算模块相应的平均环节得到平均转矩；将各个电机的线电压和线电流通过相应的转子磁通计算模块分别得到各电机磁通之后，经过平均磁通计算模块作相应的平均计算；最后通过平均转矩和平均磁链得到d轴和q轴坐标上的瞬时电流，经过矢量旋转变换模块和2/3变换模块得到驱动三相电压型逆变器模块的PWM波形， 输出控制异步电机的目的。按转子磁链定向矢量控制可以将异步电动机转化为等效的直流电动机来控制，只要确定好输入的磁链电流分量和转矩电流分量，就可以像直流电动机那样精确控制交流电机。矢量控制中精确定位转子磁链为该控制方式的技术难点。因为只有转子磁链定向准确， 生成的磁链才能对电机产生正确的控制。由于电机在旋转时会产生电磁感应现象，而且在信号检测的时候，一些误差对磁链的计算也会造成一定的影响，利用计算平均转子磁链的方法，可减少误差的累积。另一项关键的环节是电压电流以及转速的检测。磁链方程正确的基础是检测信号的准确，所以要进行精确的定向控制，信号检测室关键。本专利技术在硬件中将使用高精度并符合量程要求的传感器，设计精确的辅助电路，解决信号检测转化的问题。采用模块化设计方式，将各个功能模块以电路板的形式分开。系统硬件部分将设计包括以下几个部分主控制电路、主电路、信号输入电路、PC通讯电路。主控制电路负责系统的主要控制运算和控制；主电路执行控制电路的指令对交流电进行控制；信号输入电路负责外部模拟量输入和转速检测；通讯卡负责与PC连接，以便在PC上进行检测与调试。 系统硬件结构示意框图如附图2。如图3所示台逆变器拖动四台异步电机的矢量控制系统电路示意图，以 TMS320F28335为核心组成的控制系统中，软件设计分为两部分上位机监控显示程序和下位机的控制程序。上位机的程序主要包括速度给定值的显示，当前速度，估计速度，电压、电流以及一些参数的实时观察值，下位机程序就是控制系统的主控程序，包括电压采样程序， 电流采用程序，模拟量采样程序，A/Dconverter采样程序，坐标变换程序，PI控制器调剂程序，转子磁链估计程序，转子转速估计程序，PWM生成程序，报警程序等等。硬件电路包括主电路控制板、检测电路、系统保护电路和其它外围电路的设计。如图4为单台逆变器拖动四台异步电机的矢量控制系统主电路功能结构图。主电路控制板采用简单的CPLD UC95144XL)芯片，来进行逻辑保护功能，采集并处理计算信号， 输出驱动信号到逆变电路，提高系统的安全性。权利要求1. 一种，其特征在于，由一台逆变器拖动四台异步电机，启动时，由检测模块中的4路电压传感器、电流传感器、转速传感器分别检测四台电机运行时的实时转速、线电压和线电流；将检测到的实时转速与给定转速ω作差之后分别得到4路转速的差值，经过PI控制器变换得到四台电机相应的转矩，之后经过转矩计算模块相应的平均环节得到平均转矩；将各个电机的线电压和线电流通过对应的转子磁通计算模块分别得到各电机磁通之后，经过平均磁通计算模块作相应的平均计算；最后通过平均转矩和平均磁链得到d轴和q轴坐标上的瞬时电流，经过矢量旋转变换模块和 2/3变换模块得到驱动三相电压型逆变器模块的PWM波形，输出控制异步电机。全文摘要本专利技术涉及一种，把多个电机的运行状态平均起来，看成一个抽象的“平均电机”来控制。当各个电机工作状况一样的时候，相当于控制一个电机，控制机理简单。当有电机的工作情况与其它电机不同，彼此间就会产生差值。此方法就是利用差值和平均值，通过矢量平均地方法，抽象出一台电机，根据反馈来控制逆变器，驱动多个电机正常运行。用DSP来实现的。此控制方法有效地减少了系统的体积和成本，提高系统的可靠性，简化了系统的维护。文档编号H02P21/00GK102364870SQ20111030722公开日2012年2月29日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日专利技术者万衡, 潘悦维, 陈文博, 黄佳 申请人:上海应用技术学院本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种单台逆变器拖动四台异步电机的矢量控制方法，其特征在于，由一台逆变器拖动四台异步电机，启动时，由检测模块中的４路电压传感器、电流传感器、转速传感器分别检测四台电机运行时的实时转速、线电压和线电流；将检测到的实时转速与给定转速ω作差之后分别得到４路转速的差值，经过ＰＩ控制器变换得到四台电机相应的转矩，之后经过转矩计算模块相应的平均环节得到平均转矩；将各个电机的线电压和线电流通过对应的转子磁通计算模块分别得到各电机磁通之后，经过平均磁通计算模块作相应的平均计算；最后通过平均转矩和平均磁链得到ｄ轴和ｑ轴坐标上的瞬时电流，经过矢量旋转变换模块和２／３变换模块得到驱动三相电压型逆变器模块的ＰＷＭ波形，输出控制异步电机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万衡，陈文博，黄佳，潘悦维，
申请(专利权)人：上海应用技术学院，
类型：发明
国别省市：31