基于Speedgoat的励磁同步电机控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于Speedgoat的励磁同步电机控制系统，采用功率电路对三相电源进行整流逆变，数据采样模块从功率电路中采样得到各种数据，由信号调理模块调理后再由模数转换电路进行模数转换后，将各个数字信号输出至Speedgoat控制器；上位机用于将预设的控制算法下载至Speedgoat控制器后，由Speedgoat控制器根据各个数字信号根据该控制算法生成相应的触发信号并输出至驱动电路，由驱动电路对触发控制信号进行功率放大后，对功率电路中的三相SCR整流桥和三相SCR逆变桥进行控制。本发明专利技术通过Speedgoat控制器对励磁同步电机功率电路中的SCR进行控制，以实现对于励磁同步电机的控制。控制。控制。

【技术实现步骤摘要】
基于Speedgoat的励磁同步电机控制系统


[0001]本专利技术属于电机控制
，更为具体地讲，涉及一种基于Speedgoat的励磁同步电机控制系统。

技术介绍

[0002]电机的变频控制系统主要是控制绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)的通断，实现将三相工频电压(50Hz、220V)交流电转换为频率和电压均可变的三相交流电的装置。虽然IGBT在小电流场景中应用广泛，但是涉及到大电流、高电压时，IGBT由于其固有特性限制，往往难以实现广泛应用。
[0003]SCR(Silicon Controlled Rectifier，可控硅)因其大电流、高电压的耐受性特点，普遍应用于发电厂机组中，但是由于SCR的半控特性，控制系统可以直接控制其导通，却无法直接控制其关断，控制系统设计与实现十分繁杂，所以在电机变频控制中应用比较少。
[0004]RCP(Rapid Control Prototyping，快速控制原型)系统作为半实物仿真技术的一种，以“虚拟控制器+真实被控对象”的方式对控制算法进行快速验证，在算法测试研究领域得到了广泛应用。一个设计良好的RCP系统平台，不仅可以极大的缩短研发周期，还可以重复使用，降低研发成本，提高控制算法的可靠性。对于电机的变频启动控制算法研究，特别是针对以SCR为被控对象的控制算法研究具有十分重要的意义，但是目前该领域的研究还较少，无法实现产业应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于Speedgoat的励磁同步电机控制系统，通过Speedgoat控制器对励磁同步电机功率电路中的SCR进行控制，以实现对于励磁同步电机的控制。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术基于Speedgoat的励磁同步电机控制系统包括功率电路、数据采样模块、信号调理模块、模数转换模块、上位机、Speedgoat控制器、驱动电路，其中：
[0007]功率电路用于对三相电源进行整流逆变，功率电路包括隔离变压器、三相SCR整流桥、平波电抗器和三相SCR逆变桥，其中隔离变压器用于连接三相电源和三相SCR整流桥，用于实现电网与功率电路的电气隔离；三相SCR整流桥对变压后的三相电源进行整流后输出直流电压至直流平波电抗器，再输入三相SCR逆变桥得到可调频调幅的三相电压，输出至励磁同步电机；
[0008]数据采样模块用于从功率电路中采集电压、电流数据，包括网侧三相电压、网侧三相电流、机组定子电压、直线母线电流和励磁电流，以及从励磁同步电机采集转子位置角数据，其中网侧三相电压、网侧三相电流的采集点设置于隔离变压器和三相SCR整流桥之间，直流母线电流的采集点设置于三相SCR整流桥和平波电抗器之间，机组定子电压的采集点设置在三相SCR逆变桥和励磁同步电机之间，励磁电流采集点设置于励磁控制系统和电机
的励磁绕组之间，数据采样模块将采样得到的各个数据信号输出至信号调理模块；
[0009]信号调理模块用于对接收到的各个数据信号进行信号调理，将得到的各个数据信号输出至模数转换电路；
[0010]模数转换电路将接收到的各个数据进行模数转换，将得到的各个数字信号输出至Speedgoat控制器；
[0011]上位机用于将预设的控制算法下载至Speedgoat控制器；
[0012]Speedgoat控制器用于接收模数转换电路发送的各个数字信号，根据预设的控制算法生成相应的触发信号并输出至驱动电路；
[0013]驱动电路用于对Speedgoat控制器输出的触发控制信号进行功率放大，并且实现强电弱电的隔离，然后将得到的触发驱动信号分别输出至三相SCR整流桥和三相SCR逆变桥，控制SCR的工作。
[0014]本专利技术基于Speedgoat的励磁同步电机控制系统，采用功率电路对三相电源进行整流逆变，数据采样模块从功率电路中采样得到各种数据，由信号调理模块调理后再由模数转换电路进行模数转换后，将各个数字信号输出至Speedgoat控制器；上位机用于将预设的控制算法下载至Speedgoat控制器后，由Speedgoat控制器根据各个数字信号根据该控制算法生成相应的触发信号并输出至驱动电路，由驱动电路对触发控制信号进行功率放大后，对功率电路中的三相SCR整流桥和三相SCR逆变桥进行控制。
[0015]本专利技术具有以下有益效果：
[0016]1)本专利技术采用Speedgoat控制器，相比于传统的DSP开发系统，可以规避手写控制代码实现的过程，利用模型搭建，缩短了开发周期，同时降低了控制算法开发的难度，提高理论研究的可靠性；
[0017]2)本专利技术对于控制算法进行了改进，提高对于励磁同步电机控制的准确性和有效性。
附图说明
[0018]图1是本专利技术基于Speedgoat的励磁同步电机控制系统的具体实施方式结构图；
[0019]图2是本实施例中励磁同步电机控制模型的结构图；
[0020]图3是本实施例励磁同步电机升速实验中电机转速变化波形图；
[0021]图4是本实施例中当电机以600r/min的转速运行时励磁同步电机电压输入端的电压波形图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
[0023]实施例
[0024]图1是本专利技术基于Speedgoat的励磁同步电机控制系统的具体实施方式结构图。如图1所示，本专利技术基于Speedgoat的励磁同步电机控制系统包括功率电路11、数据采样模块12、信号调理模块13、模数转换模块14、上位机15、Speedgoat控制器16、驱动电路17。下面分
别对各个模块进行详细说明：
[0025]功率电路11用于对三相电源进行整流逆变，功率电路包括隔离变压器111、三相SCR整流桥112、平波电抗器113和三相SCR逆变桥114，其中隔离变压器111用于连接三相电源和三相SCR整流桥112，用于实现电网与功率电路的电气隔离，减少对电网的扰动；三相SCR整流桥112对变压后的三相电源进行整流后输出直流电压至直流平波电抗器113，再输入三相SCR逆变桥114得到可调频调幅的三相电压，输出至励磁同步电机。
[0026]数据采样模块12用于从功率电路11中采集电压、电流数据，包括网侧三相电压、网侧三相电流、机组定子电压、直线母线电流和励磁电流，以及从励磁同步电机采集转子位置角数据，其中网侧三相电压、网侧三相电流的采集点设置于隔离变压器111和三相SCR整流桥112之间，直流母线电流的采集点设置于三相SCR整流桥112和平波电抗器113之间，机组定子电压的采集点设置在三相SCR逆变桥114和励磁同步电机之间，励磁电流采集点设置于励磁控制系统和电机的励磁绕组之间，数据采样模块12本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Speedgoat的励磁同步电机控制系统，其特征在于包括功率电路、数据采样模块、信号调理模块、模数转换模块、上位机、Speedgoat控制器、驱动电路，其中：功率电路用于对三相电源进行整流逆变，功率电路包括隔离变压器、三相SCR整流桥、平波电抗器和三相SCR逆变桥，其中隔离变压器用于连接三相电源和三相SCR整流桥，用于实现电网与功率电路的电气隔离；三相SCR整流桥对变压后的三相电源进行整流后输出直流电压至直流平波电抗器，再输入三相SCR逆变桥得到可调频调幅的三相电压，输出至励磁同步电机；数据采样模块用于从功率电路中采集电压、电流数据，包括网侧三相电压、网侧三相电流、机组定子电压、直线母线电流和励磁电流，以及从励磁同步电机采集转子位置角数据，其中网侧三相电压、网侧三相电流的采集点设置于隔离变压器和三相SCR整流桥之间，直流母线电流的采集点设置于三相SCR整流桥和平波电抗器之间，机组定子电压的采集点设置在三相SCR逆变桥和励磁同步电机之间，励磁电流采集点设置于励磁控制系统和电机的励磁绕组之间，数据采样模块将采样得到的各个数据信号输出至信号调理模块；信号调理模块用于对接收到的各个数据信号进行信号调理，将得到的各个数据信号输出至模数转换电路；模数转换电路将接收到的各个数据进行模数转换，将得到的各个数字信号输出至Speedgoat控制器；上位机用于将预设的控制算法下载至Speedgoat控制器；Speedgoat控制器用于接收模数转换电路发送的各个数字信号，根据预设的控制算法生成相应的触发信号并输出至驱动电路；驱动电路用于对Speedgoat控制器输出的触发控制信号进行功率放大，并且实现强电弱电的隔离，然后将得到的触发驱动信号分别输出至三相SCR整流桥和三相SCR逆变桥，控制SCR的工作。2.根据权利要求1所述的励磁同步电机控制系统，其特征在于，所述控制算法采用励磁同步电机控制模型，包括人机交互模块、数据处理模块、换相切换模块、时钟触发信号生成模块、触发角信号生成模块、整流桥控制模块和逆变桥控制模块，其中：人机交互模块用于连接上位机，接收控制人员设置的导通触发角、参考转速、控制方式和闭环控制下的换相方式，其中控制方式包括开环控制和闭环控制，换相方式包括自然换相方式和断续换相方式，将导通触发角发送至触发角信号生成模块，将参考转速发送给换相切换模块，将控制方式、换相方式发送给逆变桥控制模块；数据处理模块用于对模数转换电路输出的各个数字信号进行处理，还原得到原始数据，包括网侧三相电压、网侧三相电流、机组定子电压、直线母线电流、励磁电流和转子位置角数据；根据转子位置角数据获取转速数据，具体方法如下：根据转子初始位置角对当前的转子位置角进行周期归一化处理，得到每个转子位置角的电角度，然后根据转速θ和电角度ω的关系式θ＝ωt，t表示时刻，利用转子位置角的累加方式，计算得到转速数据；在完成数据处理后，将各项数据发送至人机交互模块进行显示，然后将网侧三相电压发送给整流桥控制模块，将转速数据发送给换相切换模块和触发角信号生成模块；换相切换模块用于对逆变桥控制模块的换相模式进行监控，当逆变桥控制模块的换相模式为断续换相，且从数据处理模块接收到的转速大于预设的参考转速，则将逆变桥控制
模块的换相模式切换为自然换相；时钟触发信号生成模块用于模拟定子电压生成相位信号，将其输入脉冲生成模块，将得到的控制脉冲作为时钟触发信号，并将时...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘群英，朱德清，夏锐，郭贞，陈树恒，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：