The invention discloses a direct power control method of high-speed permanent magnet synchronous motor based on space vector modulation, which adopts PI regulator instead of hysteresis controller to realize the direct control of instantaneous power. The direct power control method of high-speed permanent magnet synchronous motor based on space vector modulation is based on two PI regulators. According to the phase of voltage vector, the output voltage vector can be obtained by coordinate transformation and space vector modulation. Using this method, the stator voltage can be accurately controlled to achieve the goal of zero reactive power control, and the problem of variable switching frequency can be overcome. The invention has simple structure and simple algorithm, can reduce the loss of the motor, improve the operation efficiency of the motor, and can be used for the application occasions such as blower which have long-term steady-state operation and high energy-saving requirements.
【技术实现步骤摘要】
一种基于空间矢量调制的高速永磁同步电机直接功率控制方法
本专利技术属于电机控制领域,具体涉及一种基于空间矢量调制的高速永磁同步电机直接功率控制方法。
技术介绍
永磁同步电机利用永磁体提供励磁,相比于电励磁电机减少了励磁系统的损耗,电机的效率及功率密度都得到极大的提高。同时,其克服了直流电机电刷和换向器带来的不利因素,应用范围从最初的军事工业,向航空航天、工业自动化等领域迅速发展。目前较为常见的永磁同步电机控制方法有矢量控制方法和直接转矩控制方法。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制电机定子电流矢量,根据磁场定向原理分别对电机的励磁电流和转矩电流进行控制,从而达到控制电机转矩的目的。但是在实际应用中,由于转子磁链难以准确观测,系统特性受电机参数的影响较大,且在电机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂,使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。直接转矩控制它不是通过控制电流、磁链等量间接控制转矩,而是把转矩直接作为被控量控制,这种算法不需要复杂的坐标变换,而是直接在电机定子坐标上计算磁链的模和转矩的大小,并通过磁链和转矩的直接跟踪实现PWM脉宽调制和系统的高动态性能,但是直接转矩控制方法低速时存在脉动转矩大的问题,且控制算法的计算量和计算难度都很大。矢量控制法、直接转矩控制法都对系统的动态性能有很好的效果,但是无功功率的含量均有所增加。在构建资源节约型社会的大背景下,面对我国能源短缺的形势,寻找一种新型、高效的电机控制方法成为研究热点。高速磁悬浮电机作为鼓风机等高速动力机械的核心部件,其大部分时间处于稳态运行状态,对动态性能要求不高,但是对系统节能有严格的要求。 ...
【技术保护点】
1.一种基于空间矢量调制的高速永磁同步电机的直接功率控制方法,其特征在于,包括下列步骤:(1)基于永磁同步电机理想条件下的假设,建立三相PMSM基本数学模型,所建立的永磁同步电机模型为:在ABC坐标系下,定子电流、电压空间矢量可表示为:
【技术特征摘要】
1.一种基于空间矢量调制的高速永磁同步电机的直接功率控制方法,其特征在于,包括下列步骤:(1)基于永磁同步电机理想条件下的假设,建立三相PMSM基本数学模型,所建立的永磁同步电机模型为:在ABC坐标系下,定子电流、电压空间矢量可表示为:其中,a=ej120°代表算子空间;Rs为相电阻;Ls为等效相电感,为相电感与互感之差;ψf是永磁体励磁空间矢量;θr是永磁体相对A轴的旋转角度;(2)通过直接功率控制算法,得到α-β坐标系下的电压矢量;将给定转速ω*与实测转速ω做差,差值输入到PI调节器进行转速调节,PI调节器输出值作为瞬时有功功率p*的给定值,瞬时无功功率q*的给定值定为0,将瞬时有功功率p*、无功功率q*和实际计算得到的瞬时有功功率p、无功功率q分别做差,差值分别送入两个PI调节器进行调节,两个PI调节器的输出根据电压矢量的相位信息,经过坐标变化得到α轴的电压矢量usα,β轴的电压矢量usβ;(3)通过空间矢量调制,得到理想的电压信号;将α轴的电压矢量usα,β轴的电压矢量usβ进行矢量分解,得到理想的电压矢量uα和uβ;此电压信号经过PWM逆变器输出三相电流信号iA、iB、iC从而调节定子电流矢量幅值来改变瞬时无功功率;同时,输出的三相电流信号iA、iB、iC经过坐标变换,得到α-β坐标系下电流矢量iα和iβ,与电压矢量uα和uβ一起作为实际计算的瞬时有功功率p*和瞬时无功功率q*的输入。2.根据权利要求1所述的基于空间矢量调制的高速永磁同步电机的直接功率控制方法,其特征在于:所述的直接功率控制法为一种基于PI调节器的将电机的瞬时有功功率和瞬时无功功率两个参量作为控制量的控制算法,该方法的具体步骤为:(1)在ABC坐标系下,假设逆变器的六个开关管的状态函数为:SA,SB和SC,分别表示为:那么,三相线电压可表示为:其中,ud代表d轴电压,uAB、uBC、uCA代表三相线电压;结合uA+uB+uC=0,求解出三相相电压矢量为:其中,uA、uB、uC代表三相相电压;(2)通过坐标变换法,将采集的三相电流信号iA、iB和iC转换为α-β坐标系下电流矢量iα和iβ,转换关系为:(3)利用瞬时功率的计算式,求解α-β坐标系下,永磁同步电机三相瞬时有功功率p和无功功率q;瞬时功率的计算式为:三相瞬时有功功率p和无功功率q分别为:(4)给定转速ω*与实测转速ω做差,差值输入到差值输入到PI调节器进行转速调节,PI调节器输出值作为瞬时有功功率p*的给定值,将瞬时有功功率p*与实际计算得到的瞬时有功功率p做差,差值送入PI调节器,得到电压矢量usp,瞬时无功功率q*的给定值定为0,将瞬时无功功率q*与实际计算得到的瞬时...
【专利技术属性】
技术研发人员:宋欣达,韩邦成,熊凯,张海峰,郑世强,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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