一种无电解电容永磁同步电机驱动系统防过压控制方法技术方案

本发明专利技术提出了一种无电解电容永磁同步电机驱动系统防过压控制方法，属于电机控制技术领域。所述防过压控制方法的过程包括：步骤一、检测母线电压U

【技术实现步骤摘要】
一种无电解电容永磁同步电机驱动系统防过压控制方法
本专利技术涉及一种无电解电容永磁同步电机驱动系统防过压控制方法，属于电机控制

技术介绍
永磁同步电机因其结构简单、功率密度大、调试性能好等优点，在工业和家电领域得到了广泛的应用。为了提升驱动系统可靠性和寿命，采用小容值薄膜电容替代直流侧大电解电容具有重要的研究价值。近年来，采用小容值薄膜电容的三相输入不控整流电机驱动器受到越来越多的关注。尽管无电解电容电机驱动器有诸多优点，但是它也面临着很多问题。例如，在电机再生制动过程中降速、减载，驱动器直流侧极易产生过压现象。目前，无电解电容电机驱动器主要应用于暖通空调HeatingVentilationandAirConditioning,HVAC系统。通常，为了防止直流侧过压，电机转速下降斜率需要被严格限制，且不允许突减负载。常用的防过压方案是加入硬件制动单元，例如直流侧加入开关器件控制的制动电阻。该方案可靠性较高，且易于实现，但是增加了系统成本，降低了驱动系统功率密度。因此，为了扩展无电解电容电机驱动器的应用领域，通过控制算法的方式实现母线电压防过压和高电机动态性能的控制策略具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中防过压方案增加系统成本，降低了驱动系统功率密度的问题，提出了一种无电解电容永磁同步电机驱动系统防过压控制方法。本专利技术主要应用在无电解电容永磁同步电机驱动系统中，当电机驱动系统母线侧电解电容换成小容值薄膜电容后，在电机再生制动过程中，母线端极易发生过压的情况。为此本专利技术提出一种无电解电容永磁同步电机驱动系统防过压控制策略，在实现防止母线端过压的同时保证较高的电机动态性能；所述无电解电容永磁同步电机驱动系统防过压控制方法用于防止母线端过压且保证较高的电机动态性能。所采取的技术方案如下：一种无电解电容永磁同步电机驱动系统防过压控制方法，所述防过压控制方法的过程包括：步骤一、检测母线电压UDC，将1号母线电压限制值UDC-l1减去母线电压UDC后，经过电压控制器106和定子电流限幅单元105送至交轴电流限幅单元103，作为交轴电流的限幅值；将2号母线电压限制值UDC-l2减去母线电压UDC后经过直轴电流发生器107，加入直轴电流的给定；步骤二、将观测转速输入参数自调节单元104后，将产生的比例系数kp和积分时间常数τn送至电压控制器106，利用电压控制器106即可完成防过压控制。进一步地，步骤一的具体过程为：第一步、检测二极管整流桥113输出的母线电压UDC；第二步、将1号母线电压限制值UDC-l1减去母线电压UDC，经过电压控制器106和定子电流限幅单元105后输出交轴电流最大值iq-max；然后，将所述交轴电流最大值iq-max作为交轴电流限幅单元103的限幅值，即正值限制为iq-max，负值限制为-iq-max；第三步、将2号母线电压限制值UDC-l2减去母线电压UDC，经过直轴电流发生器107后产生直轴电流增量Δid*，与MTPA单元102下端输出叠加后产生直轴电流指令id*；其中，直轴电流发生器107为阶跃给定形式，当其输入为正时其输出为0，当其输入为负时其输出为定子电流最大值ismax。进一步地，步骤二的具体过程包括：第一步：通过转速位置观测器117观测电机观测转速并将所述观测转速送入参数自调节单元104，作为参数自调节的信息之一；第二步：将观测转速进行限幅后获得控制转速ωec，限幅值根据实际电机转速范围进行选择；第三步：利用公式(1)和公式(2)计算获得比例系数kp和积分时间常数τn，并通过比例系数kp和积分时间常数τn建立电压控制器106；其中，ωec为控制转速；ωc为截至频率；为相位裕度；Tsω为电流环时间常数；为转子磁链；CDC为母线电容容值；UDC0为母线电压稳态值；利用所述电压控制器106即可实现无电解电容永磁同步电机驱动系统的防过压控制。进一步地，所述观测转速限定在0.2-0.9倍额定转速。本专利技术有益效果：本专利技术提出的一种有效的无电解电容永磁同步电机驱动系统防过压控制方法，能够保证较高的电机动态性能；所提方法不依赖电机参数，因此不受电机运行状态的影响；此外本方案可以用于无位置传感器控制。附图说明图1为控制系统整体框图，其中ωe*为转速指令，为观测转速，isref为电流指令，id*为直轴电流指令，iq*为交轴电流指令，ia为实际A相电流，ib为实际B相电流，ic为实际C相电流，iα为实际α轴电流，iβ为实际β轴电流，id为实际直轴电流，iq为实际交轴电流，Δid为直轴电流增量，，uq*为交轴电压指令，uα*为α轴电压指令，uβ*为β轴电压指令，为观测角度，UDC-l1为1号母线电压限制值，UDC-l2为2号母线电压限制值，kp为比例系数，τn为积分时间常数，UDC为母线电压，iq-max为交轴电流最大值，ismax为定子电流最大值，ωec为控制转速，ωc为截至频率、为相位裕度、Tsω为电流环时间常数、为转子磁链、CDC为母线电容容值、UDC0为母线电压稳态值；101，速度调节器；102，MTPA；103，交轴电流限幅单元；104，参数自调节单元；105，定子电流限幅单元；106，电压控制器；107，直轴电流发生器；108，电流调节器；109，Park反变换；110，PWM；111，三相逆变器；112，PMSM；113，二极管整流桥；114，交流源；115，Clark；116，Park变换；117，转速位置观测器；图2为电机转速从45Hz降至5Hz且不加负载时的波形图；图3为电机突卸100％额定负载时的波形图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术不受实施例的限制。实施例1：一种无电解电容永磁同步电机驱动系统防过压控制方法，所述防过压控制方法用于防止母线端过压和保证较高的电机动态性能，本实施例中，图1为无电解电容电机驱动系统防过压控制系统框图，其中，所述防过压控制系统包括无位置传感器矢量控制部分和双重防过压控制器部分，具体的：所述无位置传感器矢量控制部分，内环为电流环，外环为速度环，转速的参考值与反馈值之差通过速度调节器进行调节，直轴电流的参考值与反馈值之差值通过电流调节器进行调节，交轴电流的参考值与反馈值之差值通过电流调节器进行调节。电机的角度和位置由位置、速度观测器获得。电机定子三相电流通过Clark和Park坐标变换得到两相旋转坐标系下的d、q轴电流。采用SVPWM控制三相逆变器，最终实现永磁同步电机控制。所述双重防过压控制器部分，将1号母线电压限制值UDC-l1减去母线电压UDC经过电压控制器106和定子电流限幅单元105后输出交轴电流最大值iq-max，进而将交轴电流最大值iq-max作为交轴电流限幅单元103的限幅值，即正值限制为iq-max，负值限制为-iq-max；将2号母线电压限制值UDC-l2减去母线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无电解电容永磁同步电机驱动系统的防过压控制方法，其特征在于，所述防过压控制方法的过程包括：/n步骤一、检测母线电压U

【技术特征摘要】
1.一种无电解电容永磁同步电机驱动系统的防过压控制方法，其特征在于，所述防过压控制方法的过程包括：
步骤一、检测母线电压UDC，将1号母线电压限制值UDC-l1减去母线电压UDC后，经过电压控制器(106)和定子电流限幅单元(105)送至交轴电流限幅单元(103)，作为交轴电流的限幅值；将2号母线电压限制值UDC-l2减去母线电压UDC后经过直轴电流发生器(107)，加入直轴电流的给定；
步骤二、将观测转速输入参数自调节单元(104)后，将产生的比例系数kp和积分时间常数τn送至电压控制器(106)，利用电压控制器(106)即可完成防过压控制。


2.根据权利要求1所述防过压控制方法，其特征在于，步骤一的具体过程为：
第一步、检测二极管整流桥(113)输出的母线电压UDC；
第二步、将1号母线电压限制值UDC-l1减去母线电压UDC，经过电压控制器(106)和定子电流限幅单元(105)后输出交轴电流最大值iq-max；然后，将所述交轴电流最大值iq-max作为交轴电流限幅单元(103)的限幅值，即正值限制为iq-max，负值限制为-iq-max；
第三步、将2号母线电压限制值UDC-l2减去母线电压UDC，经过...

【专利技术属性】
技术研发人员：王高林，丁大尉，赵楠楠，张国强，胡海明，王奇维，徐殿国，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23