一种永磁同步电机并联矢量控制方案制造技术

一种永磁同步电机并联矢量控制方案。矢量控制技术已经广泛应用于感应电机、永磁同步电机、伺服电机的控制中，传统的电机矢量控制系统采用一台逆变器控制一台电机。但在某些使用场合，如电动汽车、电力机车、风扇、空调系统等，往往需要2台甚至多台电机同时工作。本发明专利技术的目的是提出一种一台矢量逆变器同时驱动两台永磁同步电机的控制方案。与现有技术相比，本发明专利技术具有以下优点：现有矢量控制系统采用一台逆变器驱动一台永磁同步电机，本发明专利技术提出了一种一台逆变器同时驱动两台永磁同步电机的控制方案，节约了矢量控制器的硬件成本。本发明专利技术控制方案在计算量方面并不比传统矢量控制复杂，对丰富永磁同步电机矢量控制理论具有实际意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及永磁同步电机控制
，特别是涉及一种永磁同步电机并联矢量控制方法，可应用于风扇、空调系统中两个永磁同步电机的并联驱动控制。
技术介绍
矢量控制技术已经广泛应用于感应电机、永磁同步电机、伺服电机的控制中，传统的电机矢量控制系统采用一台逆变器控制一台电机。但在某些使用场合，如电动汽车、电力机车、风扇、空调系统等，往往需要2台甚至多台电机同时工作。例如一种双贯流变频空调，其室内机中就有两个永磁同步电机分别驱动两套贯流风叶轮同时工作。有学者提出了感应电机的并联矢量控制方案，即可以多台电机共用一台矢量控制逆变器的控制思路。1994年KELECY P M等人在IEEE Power Electronics Specialists Conference中提出了两台感应电机并联共用一台逆变器的方法。2009年海军工程大学聂子玲等人公开了一种“感应电机并联矢量控制系统”(申请号200910272737.8)，提出了两个感应电机并联由一台基于转子磁场定向的矢量控制变频器驱动的方案，并解决了两个电机由于参数不同导致的工作过程中输出转矩不平衡的问题。矢量控制系统中感应电机可以并联运行，但关于永磁同步电机并联矢量控制技术之前还未出现过。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种一台矢量逆变器同时驱动两台永磁同步电机的控制方案。矢量控制系统中感应电机可以并联运行，但关于永磁同步电机并联矢量控制技术之前还未出现过。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种永磁同步电机并联矢量控制系统方法，包括如下步骤：a)通过采样测量到两台电机并联的定子相电流iu、iv,通过计算获得第三路定子电流iw＝-iu-iv。与单个电机的矢量控制不同，这里iu、iv、iw是两台电机并联的定子相电流；b)通过位置检测编码器分别得到两个电机转子位置的机械角度θr1、θr2，计算出两个电机转子位置的平均机械角θr＝(θr1+θr2)/2，平均电角度θe＝pθr，p为电机极对数，对θr微分得到两个电机的平均机械转速ωr＝dθr/dt；c)与单个电机的矢量控制不同，这里是将平均电角度θe提供给Park变换及其逆变换进行计算，将两电机并联定子相电流iu、iv、iw经过进行Clarke变换和PARK变换得到两台电机并联定子电流的d轴分量id和q轴分量iq；d)速度环采用PI调节控制,给定转速ωset作为速度环输入，所述两个电机平均机械转速ωr作为速度环反馈，速度环的输出作为定子电流is，然后通过转矩角β分别计算出d轴电流参考量和q轴电流参考量e)电流环采用PI调节控制，所述d、q轴电流参考量为电流环的输入量，所述d、q轴电流分量id、iq为电流环的反馈，电流环的输出作为d、q坐标系的电压分量Vd、Vq；f)所述电压分量的Vd、Vq根据平均电角度θe，通过Park逆变换计算出αβ直角坐标系的电压分量Vα、Vβ；g)所述电压分量Vα、Vβ通过SVPWM计算功率模块中六个功率管导通的占空比；h)通过三相PWM逆变器驱动两个并联的永磁同步电机工作。该方法包括如下实现部件：两个并联的永磁同步电机、两个电机定子电流采集传感器、两个电机转子位置检测编码器、一个电机位置角计算单元、一个Clarke变换单元、一个PARK变换单元、一个速度环单元、两个电流环单元、一个PARK逆变换单元、一个SVPWM计算单元和一个三相PWM逆变器单元部分。所述两个永磁同步电机绕组并联，共用同一个三相PWM逆变器单元。所述永磁同步电机为型号相同的嵌入式永磁同步电机或型号相同的表贴式永磁同步电机。所述永磁同步电机用于调速系统，且两个永磁同步电机转速相等。在本专利技术的实施例中，从矢量控制的原理上论证了永磁同步电机并联矢量控制方法的可行性，当某台电机对应用的负载转矩发生变化(增大或减小)时，在两台电机绕组并联的情况下，这台电机所产生的电磁转矩也产生相应的变化(增大或减小)，这样就可以确保两台电机同步运行。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：现有矢量控制系统采用一台逆变器驱动一台永磁同步电机，本专利技术提出了一种一台逆变器同时驱动两台永磁同步电机的控制方案，节约了矢量控制器的硬件成本。本专利技术控制方案在计算量方面并不比传统矢量控制复杂。本专利技术对丰富永磁同步电机矢量控制理论具有实际意义。通过以下的具体实施例并结合附图，本专利技术将变得更加清晰，这些附图用于解释本专利技术的实施例。附图说明图1本专利技术永磁同步电机并联矢量控制系统的结构图。图2两台电机负载相等时，其中一台电机的基本矢量图。图3两台电机负载不相等时，负载转矩较大电机①的基本矢量图。图4两台电机负载不相等时，负载转矩较小电机②的基本矢量图。图5两个电机驱动负载从静止到给定转速的速度波形。图6两个电机并联的相电流波形。图7并联矢量控制系统中两个电机的输出电磁转矩波形。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。作为一种可实施方式，图1是本专利技术永磁同步电机矢量控制系统图，控制系统包括：两个并联的永磁同步电机、两个电机定子电流采集传感器、两个电机转子位置检测编码器、一个电机位置角计算单元、一个Clarke变换单元、一个PARK变换单元、一个速度环单元、两个电流环单元、一个PARK逆变换单元、一个SVPWM计算单元和一个三相PWM逆变器单元等部分。本专利技术的永磁同步电机并联矢量控制方法，与传统永磁同步电机矢量控制方法的本质区别在于：1)两台永磁同步电机并联，共用一个三相PWM逆变器单元。两台电机具有如下特性：电机的型号相同(极对数相等，电机的参数基本相等)，两台电机在运行过程中转速相等、所带负载也基本相等。2)在矢量控制计算中的定子电流iu、iv、iw是两台电机并联的定子相电流，而不是单个的电机相电流。3)在矢量控制计算中，将两台电机的平均电角度θe提供给Park变换及其逆变换进行计算。在dq坐标系中，永磁同步电机的电压方程为： { V d = R s i d + dψ d d t - ωψ q 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机并联矢量控制系统方法，其特征在于，包括如下步骤：a)通过采样测量到两台电机并联的定子相电流iu、iv,通过计算获得第三路定子电流iw＝‑iu‑iv。与单个电机的矢量控制不同，这里iu、iv、iw是两台电机并联的定子相电流；b)通过位置检测编码器分别得到两个电机转子位置的机械角度θr1、θr2，计算出两个电机转子位置的平均机械角平均电角度θe＝pθr，p为电机极对数，对时间t进行微分得到两个电机的平均机械转速ωr＝dθr/dt；c)与单个电机的矢量控制不同，这里是将平均电角度θe提供给Park变换及其逆变换进行计算，将两电机并联定子相电流iu、iv、iw经过进行Clarke变换和PARK变换得到两台电机并联定子电流的d轴分量id和q轴分量iq；d)速度环采用PI调节控制,给定转速ωset作为速度环输入，所述两个电机平均机械转速ωr作为速度环反馈，速度环的输出作为定子电流is，然后通过转矩角β分别计算出d轴电流参考量和q轴电流参考量e)电流环采用PI调节控制，所述d、q轴电流参考量为电流环的输入量，所述d、q轴电流分量id、iq为电流环的反馈，电流环的输出作为d、q坐标系的电压分量Vd、Vq；f)所述电压分量的Vd、Vq根据平均电角度θe，通过Park逆变换计算出αβ直角坐标系的电压分量Vα、Vβ；g)所述电压分量Vα、Vβ通过SVPWM计算功率模块中六个功率管导通的占空比；h)通过三相PWM逆变器驱动两个并联的永磁同步电机工作。...

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机并联矢量控制系统方法，其特征在于，包括如下步骤：a)通过采样测量到两台电机并联的定子相电流iu、iv,通过计算获得第三路定子电流iw＝-iu-iv。与单个电机的矢量控制不同，这里iu、iv、iw是两台电机并联的定子相电流；b)通过位置检测编码器分别得到两个电机转子位置的机械角度θr1、θr2，计算出两个电机转子位置的平均机械角平均电角度θe＝pθr，p为电机极对数，对时间t进行微分得到两个电机的平均机械转速ωr＝dθr/dt；c)与单个电机的矢量控制不同，这里是将平均电角度θe提供给Park变换及其逆变换进行计算，将两电机并联定子相电流iu、iv、iw经过进行Clarke变换和PARK变换得到两台电机并联定子电流的d轴分量id和q轴分量iq；d)速度环采用PI调节控制,给定转速ωset作为速度环输入，所述两个电机平均机械转速ωr作为速度环反馈，速度环的输出作为定子电流is，然后通过转矩角β分别计算出d轴电流参考量和q轴电流参考量e)电流环采用PI调节控制，所述d、q轴电流参考量为电流环的输入量，所述d、q轴电流分量id、iq为电流环的反馈，电流环的输出作为d、q坐标系的电压分量V...

【专利技术属性】
技术研发人员：童怀，黄国宏，李志忠，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44