一种带转矩内环的速度和磁链双闭环矢量控制方法技术

本发明专利技术属于电机控制技术领域，具体涉及一种带转矩内环的速度和磁链双闭环矢量控制方法，包括直流电源、逆变器、滤波器和电动机，所述直流电源、逆变器、滤波器和电动机顺次连接，所述电动机上安装有测量模块；通过在电机中设有速度检测单元和磁链检测单元的测量模块，并连接在供给电动机能量输入的逆变器中，形成闭环反馈控制，当检测到电动机的转速慢，且受到的电磁绕组转矩高时，控制逆变器的输出能量，因此提高电机的输出功率，并设有一个并联在直流电源中的补偿模块，可以大幅增加对瞬时对电机的输入功率，获取较大的转动力矩，因此快速渡过死点，并通过惯性平稳运行，降低大电流对电机绕组的伤害。

A Double Closed Loop Vector Control Method for Velocity and Flux with Torque Inner Loop

【技术实现步骤摘要】
一种带转矩内环的速度和磁链双闭环矢量控制方法
本专利技术属于电机控制
，具体涉及一种带转矩内环的速度和磁链双闭环矢量控制方法。
技术介绍
带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统的仿真模型中，其中直流电源DC、逆变器inverter、电动机motor和电动机测量模块的主电路，逆变器的驱动信号由滞环脉冲发生器模块产生。三个调节器ASR、ATR和ApsiR均是带输出限幅的PI调节器。转子磁链观测使用二相同步旋转坐标系上的磁链模型，函数模块Fcn用于计算转矩，dq0-to-abc模块用于2r/3s的坐标转换。在控制电路中，在转速环后增加了转矩控制内环，转速调节器ASR的输出是转矩调节器ATR的给定Te*，而转矩的反馈信号Te，则通过矢量控制方程得到。电机在带负载运行过程中，存在高负载情况，此时转速慢，而扭矩需求大，需要对电机的电流进行控制，增加电机的扭矩，而仅凭着电机的转速并无法知晓电机的实际负载大小，因此无法实现对电机运行状态的精确控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种带转矩内环的速度和磁链双闭环矢量控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种带转矩内环的速度和磁链双闭环矢量控制方法，包括直流电源、逆变器、滤波器和电动机，所述直流电源、逆变器、滤波器和电动机顺次连接，所述电动机上安装有测量模块，所述测量模块包括用于检测电动机主轴速度参数的速度检测单元和用于检测电动机绕组力矩的磁链检测单元，所述速度检测单元和所述磁链检测单元将检测的数据回传到所述逆变器的控制端，所述直流电源和所述滤波器之间还设有补偿模块，所述补偿模块根据所述测量模块的输出参数对所述电动机的输入进行补偿。优选的，所述逆变器包括开关控制单元、单相桥三极管触发单元和三相桥式逆变单元，所述开关控制单元通过所述单相桥三极管触发单元控制所述三相桥式逆变单元的运行状态。优选的，所述开关控制单元为带有定时功能的独立电源元件，所述单相桥三极管触发单元连接在所述开关控制单元的输出端和所述三相桥式逆变单元控制元件的触发端。优选的，所述补偿模块为补偿逆变器，所述补偿模块的结构与所述逆变器的结构相同。优选的，所述逆变器和补偿模块上均具有信号触发单元，且均与所述测量模块信号连接。优选的，所述逆变器和所述补偿模块并联连接在所述直流电源的输出端。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过在电机中设有速度检测单元和磁链检测单元的测量模块，并连接在供给电动机能量输入的逆变器中，形成闭环反馈控制，当检测到电动机的转速慢，且受到的电磁绕组转矩高时，控制逆变器的输出能量，因此提高电机的输出功率，并设有一个并联在直流电源中的补偿模块，可以大幅增加对瞬时对电机的输入功率，获取较大的转动力矩，因此快速渡过死点，并通过惯性平稳运行，降低大电流对电机绕组的伤害。附图说明图1为本专利技术的原理框图；图2为本专利技术的逆变器控制原理图；图中：1、直流电源；2、逆变器；21、开关控制单元；22、单相桥三极管触发单元；23、三相桥式逆变单元；3、滤波器；4、电动机；5、测量模块；51、速度检测单元；52、磁链检测单元；6、补偿模块。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。请参阅图1-2，本专利技术提供一种技术方案：一种带转矩内环的速度和磁链双闭环矢量控制方法，包括直流电源1、逆变器2、滤波器3和电动机4，直流电源1、逆变器2、滤波器3和电动机4顺次连接，电动机4上安装有测量模块5，测量模块5包括用于检测电动机4主轴速度参数的速度检测单元51和用于检测电动机4绕组力矩的磁链检测单元52，速度检测单元51和磁链检测单元52将检测的数据回传到逆变器2的控制端，直流电源1和滤波器3之间还设有补偿模块6，补偿模块6根据测量模块5的输出参数对电动机4的输入进行补偿。本实施例中，直流电源1、逆变器2、滤波器3和电动机4顺次连接，直流电源1输出直流电源，接着通过逆变器2将直流电源输出的直流电流，直流电转换为交流电，首先，振荡电路将直流电转换为交流电；其次，线圈升压将不规则交流电变为方波交流电；最后，整流使得交流电经由方波变为正弦波交流电，逆变器的最终目的是要输出交流电信号，其要保证输出信号是所需信号且不失真，因此在逆变器2输出端设有滤波器3，滤波电路滤除不需要的信号，抑制最终输出信号中噪声和干扰信号的出现，电动机4上安装有测量模块5，测量模块5包括用于检测电动机4主轴速度参数的速度检测单元51和用于检测电动机4绕组力矩的磁链检测单元52，转速采用转速传感器对主轴转速进行测量，并输出转速参数，对于磁链的检测，读取电机定子温度；以读取的电机定子温度进行查表，获得永磁体初始磁链；判断主动短路指令；判断电机转速是否超过拐点转速；实施主动短路；检测任意两相电流、转子位置，计算相电流幅值及电机转速；再由其对永磁体磁链查表，获得不同永磁体磁链数值下相电流幅值、转速对永磁体磁链关系曲线，以此得到电机的磁链参数，而磁链的检测为电机中绕组在磁场中受到的力，因此可以反映出转矩的大小，速度检测单元51和磁链检测单元52将检测的数据回传到逆变器2的控制端，通过逆变器2可以改变输出到电机中的电压大小，因此实现对电机转矩的控制，直流电源1和滤波器3之间还设有补偿模块6，补偿模块6根据测量模块5的输出参数对电动机4的输入进行补偿，由于逆变器2可能输出的功率有限，无法满足对电机输入的功率，因此设置了补偿模块6进行功率的补偿。具体的，逆变器2包括开关控制单元21、单相桥三极管触发单元22和三相桥式逆变单元23，开关控制单元21通过单相桥三极管触发单元22控制三相桥式逆变单元23的运行状态，逆变器2通过逆变桥完成关键的功能，逆变桥通过掌控其上桥、下桥功率开关器件的导通或断开状态，使得在输出端U、V、W三相上得到相位互差120°的三相交流电，因此通过单相桥三极管触发单元22控制单相桥的导通时间即可控制实际输出电压的波峰，依次增加或者降低对电机输出的功率的大小，而通过开关控制单元21提供控制控制单相桥的导通时间的触发动能。具体的，开关控制单元21为带有定时功能的独立电源元件，单相桥三极管触发单元22连接在开关控制单元21的输出端和三相桥式逆变单元23控制元件的触发端，根据速度检测单元51和磁链检测单元52的检测结果，开关控制单元21根据预先设定的参数，设定合适的触发时间间隔，也就是开关器件的导通时间，控制电压信号的输出时长，获取不同的电压波峰高度，达到控制电机输入功率的目的，单相桥三极管触发单元22连接在三相桥式逆变单元23的开关器件上，用于控制开关器件的导通。具体的，补偿模块6为补偿逆变器，补偿模块6的结构与逆变器2的结构相同，因此可以同向电机中输出电压，可以对电机的输入功率进行补偿，增加电机的适应范围。具体的，逆变器2和补偿模块6上均具有信号触发单元，且均与测量模块5信号连接，当速度检测单元51和磁链检测单元52反馈的数据到达预设值时，才会触发逆变器2和补偿模块6上的信号触发单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带转矩内环的速度和磁链双闭环矢量控制方法，其特征在于：包括直流电源(1)、逆变器(2)、滤波器(3)和电动机(4)，所述直流电源(1)、逆变器(2)、滤波器(3)和电动机(4)顺次连接，所述电动机(4)上安装有测量模块(5)，所述测量模块(5)包括用于检测电动机(4)主轴速度参数的速度检测单元(51)和用于检测电动机(4)绕组力矩的磁链检测单元(52)，所述速度检测单元(51)和所述磁链检测单元(52)将检测的数据回传到所述逆变器(2)的控制端，所述直流电源(1)和所述滤波器(3)之间还设有补偿模块(6)，所述补偿模块(6)根据所述测量模块(5)的输出参数对所述电动机(4)的输入进行补偿。

【技术特征摘要】
1.一种带转矩内环的速度和磁链双闭环矢量控制方法，其特征在于：包括直流电源(1)、逆变器(2)、滤波器(3)和电动机(4)，所述直流电源(1)、逆变器(2)、滤波器(3)和电动机(4)顺次连接，所述电动机(4)上安装有测量模块(5)，所述测量模块(5)包括用于检测电动机(4)主轴速度参数的速度检测单元(51)和用于检测电动机(4)绕组力矩的磁链检测单元(52)，所述速度检测单元(51)和所述磁链检测单元(52)将检测的数据回传到所述逆变器(2)的控制端，所述直流电源(1)和所述滤波器(3)之间还设有补偿模块(6)，所述补偿模块(6)根据所述测量模块(5)的输出参数对所述电动机(4)的输入进行补偿。2.根据权利要求1所述的一种带转矩内环的速度和磁链双闭环矢量控制方法，其特征在于：所述逆变器(2)包括开关控制单元(21)、单相桥三极管触发单元(22)和三相桥式逆变单元(23)，所述开关控制单元(21)通过所述单...

【专利技术属性】
技术研发人员：许海斌，朱荣华，
申请(专利权)人：江苏罗宾康自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32