无电解电容永磁同步电机的阻尼控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了无电解电容永磁同步电机的阻尼控制方法及系统，属于变频驱动领域。(1)采集网侧电流信号或母线电压信号，然后对网侧电流信号或母线电压信号进行低通滤波，滤波后的网侧电流或母线电压的平方乘以或除以虚拟电阻得到虚拟阻尼功率；(2)通过锁相环得到网侧电压相位信息，经过处理得到两倍频于电网电压波形的网侧输入功率波形信号；(3)转速环经PI调节器调节输出后与步骤(2)中的网侧输入功率波形信号相乘得到逆变器功率初始量，逆变器功率初始量加上步骤(1)中的虚拟阻尼功率得到逆变器功率给定量；(4)逆变器功率给定量与逆变器功率反馈量做差后经PR调节器调节得到q轴电流给定量；增加系统阻尼，抑制网侧LC谐振。抑制网侧LC谐振。抑制网侧LC谐振。

【技术实现步骤摘要】
无电解电容永磁同步电机的阻尼控制方法及系统


[0001]本专利技术属于电机驱动
，特别涉及无电解电容永磁同步电机的阻尼控制方法及系统。

技术介绍

[0002]永磁同步电机运行可靠且结构简单，并且具有功率密度高，调速性能优异的优点，于是得到广泛的应用。传统的变频调速系统中直流侧采用大容量电解电容和PFC电路，电解电容的寿命受温度影响大，大多数空调的故障都是由于电解电容的损坏引起的。可以将大容量电解电容替换成小容量薄膜电容，于是空调驱动系统的寿命得到提高。由于直流母线电容的作用是储存能量，稳定直流母线电压，当直流母线电容替换成小容量薄膜电容后，直流侧储存能量变少，导致直流母线电压波动变大，整流电路导通角增大，系统输入功率因数增大，于是可以去掉PFC电路，节约系统成本，提高系统效率。
[0003]但是，由于母线电容较小使得母线电压波动较大，且功率因数校正(PFC)电路的移除也会导致网侧的滤波电抗器与直流母线电容间产生LC谐振现象，这均将导致网侧输入电流谐波较大，功率因数较低，对电网造成污染。
[0004]目前提高无电解电容永磁同步电机驱动系统功率因数的方法主要是采用逆变器功率控制策略，但是此控制策略对小功率电机驱动系统网侧功率因数的提高并不明显，且不能抑制网侧LC谐振，网侧电流谐波依然较大。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供无电解电容永磁同步电机的阻尼控制方法及系统，以解决上述问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]无电解电容永磁同步电机的阻尼控制方法，包括以下步骤：
[0008]S1，采集网侧输入电流信号i
grid
或母线电压u
dc
，对网侧输入电流i
grid
或母线电压u
dc
进行低通滤波，得到滤波后的网侧输入电流信号i
fg
或滤波后的母线电压u
fdc
；
[0009]S2，对滤波后的网侧输入电流信号i
fg
或滤波后的母线电压信号u
fdc
进行乘法运算，得到滤波后的网侧输入电流信号的平方i
fg2
或滤波后的母线电压信号的平方u
fdc2
；
[0010]S3，假设虚拟电阻为R
d
，将滤波后的网侧输入电流信号的平方i
fg2
乘以虚拟电阻R
d
或者滤波后的母线电压信号的平方u
fdc2
除以虚拟电阻R
d
，得到虚拟阻尼功率p
damp
；
[0011]S4，对电网实时电压u
g
进行锁相，得到电网电压相角信息，对电网电压相角信息进行处理得到网侧输入功率波形信号k(t)；
[0012]S5，对电机给定转速与反馈转速之间的差值进行PI调节生成功率常数忽略薄膜电容所消耗的功率，此时功率常数与网侧输入功率波形信号k(t)相乘得到逆变器输入功率初始量p
inv_0
；逆变器输入功率初始量p
inv_0
加上虚拟阻尼功率p
damp
得到逆变器输入功率给定量p
inv*
；
[0013]S6，给定逆变器输入功率p
inv*
和反馈逆变器输入功率p
inv
的差值为逆变器输入功率误差；这个误差由比例谐振控制器控制，其输出为给定q轴电流指令i
q*
；给定d轴电流指令i
d*
为0；
[0014]S7，对d、q轴电流指令i
d*
、i
q*
与采集实时d、q轴电流i
d
、i
q
之间误差进行比例、积分运算，得到d、q轴电压指令u
d
、u
q
；将d、q轴电压指令u
d
、u
q
和电机交叉解耦电压u
df
、u
qf
相加后进行坐标变换，得到静止坐标系电压u
αf
、u
βf
，根据静止坐标系电压u
αf
、u
βf
与母线电压u
dc
，利用空间矢量调制对逆变器和电机进行控制。
[0015]进一步的，S3中所述虚拟阻尼功率p
damp
的函数表达式为：
[0016]p
damp
＝R
d
*i
fg2
或者
[0017]进一步的，S3中所述虚拟电阻R
d
的大小可根据电机的实际控制效果而变化调整。
[0018]进一步的，S4中所述网侧输入功率波形信号k(t)的函数表达式为：
[0019][0020]其中，ω
g
为电网电压角频率，为电网电压初相角。
[0021]进一步的，S5中逆变器输入功率初始量p
inv_0
的函数表达式为：
[0022][0023]进一步的，S5中逆变器输入功率给定量p
inv*
的函数表达式为：
[0024]p
inv*
＝p
inv_0
+p
damp
。
[0025]进一步的，S6中反馈逆变器输入功率p
inv
的函数表达式为：
[0026]p
inv
＝1.5*(u
d*
i
d
+u
q*
i
q
)
[0027]其中u
d*
、i
d
为d轴电压、d轴电流，其中u
q*
、i
q
为q轴电压、q轴电流。
[0028]进一步的，S7中交叉解耦电压u
df
、u
qf
的函数表达式为：
[0029]u
df
＝
‑
L
q
i
q
ω
e
[0030][0031]其中，L
d
、L
q
分别表示电机d、q轴电感，表示永磁体磁链，ω
e
表示电机电角度。
[0032]进一步的，无电解电容永磁同步电机的阻尼控制系统，包括：
[0033]网侧输入电流信号采集模块用于采集网侧输入电流信号i
grid
，对网侧输入电流进行低通滤波，得到滤波后的网侧输入电流信号i
fg
；
[0034]母线电压采集模块用于采集母线电压信号u
dc
，对采集到的母线电压进行低通滤波，得到滤波后的母线电压信号u
fdc
；
[0035]网侧输入电流信号的平方模块用于对滤波后的网侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.无电解电容永磁同步电机的阻尼控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，采集网侧输入电流信号i
grid
或母线电压u
dc
，对网侧输入电流i
grid
或母线电压u
dc
进行低通滤波，得到滤波后的网侧输入电流信号i
fg
或滤波后的母线电压u
fdc
；S2，对滤波后的网侧输入电流信号i
fg
或滤波后的母线电压信号u
fdc
进行乘法运算，得到滤波后的网侧输入电流信号的平方i
fg2
或滤波后的母线电压信号的平方u
fdc2
；S3，假设虚拟电阻为R
d
，将滤波后的网侧输入电流信号的平方i
fg2
乘以虚拟电阻R
d
或者滤波后的母线电压信号的平方u
fdc2
除以虚拟电阻R
d
，得到虚拟阻尼功率p
damp
；S4，对电网实时电压u
g
进行锁相，得到电网电压相角信息，对电网电压相角信息进行处理得到网侧输入功率波形信号k(t)；S5，对电机给转速与反馈转速之间的差值进行PI调节生成功率常数忽略薄膜电容所消耗的功率，此时功率常数与网侧输入功率波形信号k(t)相乘得到逆变器输入功率初始量p
inv_0
；逆变器输入功率初始量p
inv_0
加上虚拟阻尼功率p
damp
得到逆变器输入功率给定量p
inv*
；S6，给定逆变器输入功率p
inv*
和反馈逆变器输入功率p
inv
的差值为逆变器输入功率误差；这个误差由比例谐振控制器控制，其输出为给定q轴电流指令i
q*
；给定d轴电流指令i
d*
为0；S7，对d、q轴电流指令i
d*
、i
q*
与采集实时d、q轴电流i
d
、i
q
之间误差进行比例、积分运算，得到d、q轴电压指令u
d
、u
q
；将d、q轴电压指令u
d
、u
q
和电机交叉解耦电压u
df
、u
qf
相加后进行坐标变换，得到静止坐标系电压u
αf
、u
βf
，根据静止坐标系电压u
αf
、u
βf
与母线电压u
dc
，利用空间矢量调制对逆变器和电机进行控制。2.根据权利要求1所述的无电解电容永磁同步电机的阻尼控制方法，其特征在于，S3中所述虚拟阻尼功率p
damp
的函数表达式为：p
damp
＝R
d
*i
fg2
或者3.根据权利要求1所述的无电解电容永磁同步电机的阻尼控制方法，其特征在于，S4中所述网侧输入功率波形信号k(t)的函数表达式为：其中，ω
g
为电网电压角频率，为电网电压初相角。4.根据权利要求1所述的无电解电容永磁同步电机的阻尼控制方法，其特征在于，S5中逆变器输入功率初始量p
inv_0
的函数表达式为：5.根据权利要求1所述的无电解电容永磁同步电机的阻尼控制方法，其特征在于，S5中逆变器输入功率给定量p
inv*
的函数表达式为：p
inv*
＝p
inv_0
+p
damp
。6.根据权利要求1所述的无电解电容永磁同步电机的阻尼控制方法，其特征在于，S6中反馈逆变器输入功率p
inv
的函数表达式为：
p
inv
＝1.5*(u
d*
i

【专利技术属性】
技术研发人员：丁文，刘兆国，李阳阳，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：