发电机转矩控制方法和控制系统技术方案

本申请公开了一种发电机转矩控制方法和控制系统，该方法包括：根据发电机转矩与交轴电流的对应关系，将发电机转矩给定值解算为第一交轴电流给定值；将所述发电机转矩给定值与发电机转矩反馈值的差值作为发电机转矩调节器的输入，经所述发电机转矩调节器输出第二交轴电流给定值；将所述第一、第二交轴电流给定值的总和与交轴电流反馈值的差值作为交轴电流调节器的输入，经所述交轴电流调节器输出发电机电压给定值；向逆变器输入所述发电机电压给定值以控制发电机，从而同时满足了发电机转矩控制系统动态响应速度和转矩控制精度。

【技术实现步骤摘要】
发电机转矩控制方法和控制系统
本专利技术涉及发电机转矩控制
，更具体地说，涉及发电机转矩控制方法和控制系统。
技术介绍
传统的发电机转矩控制系统，又称为发电机转矩开环控制系统，其工作原理为：利用交轴电流解算公式将发电机转矩给定值Tset解算为交轴电流给定值iq_set，此交轴电流给定值iq_set与交轴电流反馈值iq的差值经过交轴电流调节器得到发电机电压给定值，此发电机电压给定值经过逆变器输出用于控制发电机。上述发电机转矩开环控制系统动态响应速度快，但由于其在交轴电流解算过程中需要用到发电机参数，而发电机参数受制造公差和环境因素影响存在较大的误差，造成发电机转矩控制精度不高。下面以发电机为永磁同步电机为例，举例说明上述发电机转矩开环控制系统存在的缺陷。永磁同步电机转矩开环控制系统方框图如图1所示，其中，永磁同步电机的交轴电流解算公式为iq_set＝Tset/(1.5*p*φf)式中，p为永磁同步电机的极对数，φf为永磁同步电机磁钢的磁场强度。图1中各环节传递函数如下：交轴电流调节器(以交轴电流PI调节器为例)的传递函数为逆变器的传递函数为永磁同步电机的传递函数为上述传递函数中，Kp为比例系数，Ki为积分系数，Ti为系统采样时间，Ls为永磁同步电机电感，R为永磁同步电机电阻。图1中的部分与KT部分共同构成了永磁同步电机的数学模型，具体的：经处理得到的实时交轴电流iq与系数KT相乘后得到永磁同步电机实时转矩Te，iq的大小可通过电流传感器测量以及计算得到。分析图1可知，由Tset到Te的开环传递函数，等效于由iq_set到iq的开环传递函数，为令等于则式(1)可以化简为基于式(2)，可得到由iq_set到iq的闭环传递函数由于远小于因此式(3)可以简化为由式(4)可知，在永磁同步电机转矩开环控制下，永磁同步电机转矩的响应特性可以用一阶惯性环节描述，永磁同步电机转矩达到稳态值的响应时间为一般小于5毫秒，动态响应速度较快。但在利用交轴电流解算公式iq_set＝Tset/(1.5*p*φf)将Tset解算为iq_set时，由于受制造公差和环境因素影响，φf的实际值与理论值间的误差可达到10％左右，因此解算得到的iq_set也存在相同的误差，进而导致永磁同步电机转矩控制精度存在较大的误差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了发电机转矩控制方法和控制系统，以实现在不影响发电机转矩控制系统动态响应速度的前提下，提高发电机转矩控制精度。一种发电机转矩控制方法，包括：根据发电机转矩与交轴电流的对应关系，将发电机转矩给定值解算为第一交轴电流给定值；将所述发电机转矩给定值与发电机转矩反馈值的差值作为发电机转矩调节器的输入，经所述发电机转矩调节器输出第二交轴电流给定值；将所述第一、第二交轴电流给定值的总和与交轴电流反馈值的差值作为交轴电流调节器的输入，经所述交轴电流调节器输出发电机电压给定值；向逆变器输入所述发电机电压给定值以控制发电机。其中，所述交轴电流调节器为交轴电流PI调节器，并且/或者，所述发电机转矩调节器为发电机转矩PI调节器。可选地，在所述将所述发电机转矩给定值与发电机转矩反馈值的差值作为发电机转矩调节器的输入之前还包括：根据反馈传递函数和发电机实时转矩计算得到发电机转矩反馈值，其中，所述反馈传递函数为其中，Tf为转矩测量的滞后时间常数，S为拉普拉斯算子。其中，所述交轴电流反馈值为所述发电机输出端的交轴电流值。其中，所述发电机实时转矩根据公式P＝Te*ω计算得到，式中：P为发电机有功功率，T为发电机实时转矩，ω为所述发电机的转速。其中，当所述发电机为永磁同步电机时，所述根据发电机转矩与交轴电流的对应关系，将发电机转矩给定值解算为第一交轴电流给定值，包括：根据公式iq_set＝Tset/(1.5*p*φf)将发电机转矩给定值解算为第一交轴电流给定值；式中，p为永磁同步电机的极对数，φf为永磁同步电机磁钢的磁场强度；Tset为发电机转矩给定值，iq_set为交轴电流给定值。一种发电机转矩控制系统，包括：计算单元，用于根据发电机转矩与交轴电流的对应关系，将发电机转矩给定值解算为第一交轴电流给定值；转矩外环控制单元，用于将所述发电机转矩给定值与发电机转矩反馈值的差值作为发电机转矩调节器的输入，经所述发电机转矩调节器输出第二交轴电流给定值；交轴电流内环单元，用于将所述第一、第二交轴电流给定值的总和与交轴电流反馈值的差值作为交轴电流调节器的输入，经所述交轴电流调节器输出发电机电压给定值；输出控制单元，用于向逆变器输入所述发电机电压给定值以控制发电机。其中，所述交轴电流调节器为交轴电流PI调节器；并且/或者，所述发电机转矩调节器为发电机转矩PI调节器。其中，所述发电机实时转矩根据公式P＝Te*ω计算得到，式中：P为发电机有功功率，T为发电机实时转矩，ω为所述发电机的转速。其中，当所述发电机为永磁同步电机时，所述计算单元具体根据公式iq_set＝Tset/(1.5*p*φf)将发电机转矩给定值解算为第一交轴电流给定值；式中，p为永磁同步电机的极对数，φf为永磁同步电机磁钢的磁场强度；Tset为发电机转矩给定值，iq_set为交轴电流给定值。从上述的技术方案可以看出，本专利技术通过将发电机转矩开环控制与发电机转矩闭环控制叠加起来作为新的发电机转矩控制方案，使其既具备发电机转矩开环控制系统动态响应速度快的优点，又具备发电机转矩闭环控制系统控制精度高的优点，从而解决了现有技术存在的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术公开的一种永磁同步电机转矩开环控制系统方框图；图2为本专利技术公开的一种发电机转矩控制方法流程图；图3为本专利技术公开的一种永磁同步电机转矩闭环控制系统方框图；图4为本专利技术公开的一种发电机转矩闭环控制系统阶跃响应图；图5为本专利技术公开的一种发电机转矩控制系统方框图；图6为本专利技术公开的一种发电机转矩控制系统结构示意图；图7为本专利技术公开的一种发电机转矩控制系统的另一方框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图2，本专利技术实施例公开了一种发电机转矩控制方法，以实现在不影响发电机转矩控制系统动态响应速度的前提下，提高发电机转矩控制精度，包括：S01：根据发电机转矩与交轴电流的对应关系，将发电机转矩给定值解算为第一交轴电流给定值；发电机转矩与交轴电流的对应关系，也就是发电机转矩给定值与交轴电流给定值的对应关系，又称交轴电流解算公式，本实施例将利用此对应关系解算得到的交轴电流给定值记为第一交轴电流给定值。发电机类型不同，发电机转矩给定值与第一交轴电流给定值的对应关系也不同。当发电机为永磁同步电机时，该对应关系可表示为iq_set＝Tset/(1.5*p*φf本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电机转矩控制方法，其特征在于，包括：根据发电机转矩与交轴电流的对应关系，将发电机转矩给定值解算为第一交轴电流给定值；将所述发电机转矩给定值与发电机转矩反馈值的差值作为发电机转矩调节器的输入，经所述发电机转矩调节器输出第二交轴电流给定值；将所述第一、第二交轴电流给定值的总和与交轴电流反馈值的差值作为交轴电流调节器的输入，经所述交轴电流调节器输出发电机电压给定值；向逆变器输入所述发电机电压给定值以控制发电机。

【技术特征摘要】
1.一种发电机转矩控制方法，其特征在于，包括：根据发电机转矩与交轴电流的对应关系，将发电机转矩给定值解算为第一交轴电流给定值；将所述发电机转矩给定值与发电机转矩反馈值的差值作为发电机转矩调节器的输入，经所述发电机转矩调节器输出第二交轴电流给定值；将所述第一、第二交轴电流给定值的总和与交轴电流反馈值的差值作为交轴电流调节器的输入，经所述交轴电流调节器输出发电机电压给定值；向逆变器输入所述发电机电压给定值以控制发电机。2.根据权利要求1所述的发电机转矩控制方法，其特征在于，所述交轴电流调节器为交轴电流PI调节器，并且/或者，所述发电机转矩调节器为发电机转矩PI调节器。3.根据权利要求1或2所述的发电机转矩控制方法，其特征在于，在所述将所述发电机转矩给定值与发电机转矩反馈值的差值作为发电机转矩调节器的输入之前还包括：根据反馈传递函数和发电机实时转矩计算得到发电机转矩反馈值，其中，所述反馈传递函数为其中，Tf为转矩测量的滞后时间常数，S为拉普拉斯算子。4.根据权利要求3所述的发电机转矩控制方法，其特征在于，所述交轴电流反馈值为所述发电机输出端的交轴电流值。5.根据权利要求3所述的发电机转矩控制方法，其特征在于，所述发电机实时转矩根据公式P＝Te*ω计算得到，式中：P为发电机有功功率，T为发电机实时转矩，ω为所述发电机的转速。6.根据权利要求1所述的发电机转矩控制方法，其特征在于，当所述发电机为永磁同步电机时，所述根据发电机转矩与交轴电流的对应关系，将发电机转矩给定值解算为第一交轴电流给定值，包括：根据公式iq_set＝Ts...

【专利技术属性】
技术研发人员：高瑞，
申请(专利权)人：北京天诚同创电气有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11