本发明专利技术涉及一种基于矢量控制的多相感应电机电子变极控制方法。本发明专利技术利用多相电机多控制自由度的特性，采用转子磁场定向矢量控制对各d-q平面的电流进行独立的解耦控制，从而控制电机在不同极对数的旋转磁场下运行。与传统的变极技术相比，本发明专利技术实现了在不停电情况下的电子变极，不仅能扩大电机的恒功率运行范围，而且低速时采用较大的极对数有较好的启动性能，高速时采用较小的极对数，相同的速度相对变频调速具有较低的电流频率，从而减小开关频率和铁耗。且在电子变极过程中，电流和转矩过渡平稳，具有高可靠性，尤其适合大功率场合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电机控制
，涉及。
技术介绍
许多应用场合，如机床用伺服系统、航空器驱动、飞轮储能系统等，迫切要求传动系统既能在低速时提供大的转矩，又具有宽广的恒功率调速运行范围，而由传统感应电机构成的交流传动系统在额定频率以下电机工作在恒转矩模式，在额定频率以上电机工作在恒功率模式。在恒功率模式下电机端电压随频率的增大而缓慢地升高，在变频器供电的情况下当电压达到变频器所能够提供的最大电压时，传动系统就无法继续工作在恒功率模式了。因此由传统感应电机构成的传动系统的恒功率运行区间，或者说调速范围是有限的，一般不超过额定转速的两倍。常用的解决方法是将传动系统和负载通过机械变速箱连接，通过改变变速箱的速比来满足要求，但是该方法设备复杂，体积增大以及控制精度降低；也可以简单的采用更大功率电机和大容量变频器，但是这样电机体积和功率器件的容量都要增大，在经济和能源上造成很大的浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，通过多相电机的电子变极实现宽范围恒功率调速，并提高运行可靠性。为实现上述目的，本专利技术采取了以下技术方案，包括下列步骤(1)首先建立多相系统的同步速旋转坐标变换矩阵，如式(1)所示，在该矩阵下通过采用/7-1个电流闭环对d「qi平面的基波电流和其它d-q平面的谐波电流分别进行独立的解耦控制，通过改变供电电压相位和幅值来分别控制相应的谐波电流矢量，得到相应的旋转磁场旋转。权利要求1. ，其特征在于该方法包括以下步骤步骤1.建立多相系统的同步速旋转坐标变换矩阵，如式(1)所示，在该矩阵下通过采用/7-1个电流闭环对d「qi平面的基波电流和其它d-q平面的谐波电流分别进行独立的解耦控制，通过改变供电电压相位和幅值来分别控制相应的谐波电流矢量，得到相应的旋转磁场旋转；全文摘要本专利技术涉及。本专利技术利用多相电机多控制自由度的特性，采用转子磁场定向矢量控制对各d-q平面的电流进行独立的解耦控制，从而控制电机在不同极对数的旋转磁场下运行。与传统的变极技术相比，本专利技术实现了在不停电情况下的电子变极，不仅能扩大电机的恒功率运行范围，而且低速时采用较大的极对数有较好的启动性能，高速时采用较小的极对数，相同的速度相对变频调速具有较低的电流频率，从而减小开关频率和铁耗。且在电子变极过程中，电流和转矩过渡平稳，具有高可靠性，尤其适合大功率场合。文档编号H02P21/10GK102255598SQ20111017502公开日2011年11月23日 申请日期2011年6月27日 优先权日2011年6月27日专利技术者刘 东, 康敏, 杨家强, 胡浩峰, 黄进 申请人:浙江大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于矢量控制的多相感应电机电子变极控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤１．建立多相系统的同步速旋转坐标变换矩阵，如式（１）所示，在该矩阵下通过采用ｎ－１个电流闭环对ｄ１－ｑ１平面的基波电流和其它ｄ－ｑ平面的谐波电流分别进行独立的解耦控制，通过改变供电电压相位和幅值来分别控制相应的谐波电流矢量，得到相应的旋转磁场旋转； （１）式中：ｎ是电机的相数，ｎ≥３；是各相之间的空间角度；，，，其中ｗ为坐标系ｄ１－ｑ１平面的旋转电角速度；根据三相电机转子磁场定向矢量控制，得到多相电机转子磁场定向矢量控制中ｄ１－ｑ１平面的转矩电流分量ｉ１ｑｓ、激磁电流分量ｉ１ｄｓ以及转差角频率ｗ１ｓ分别如式（２）、（３）、（４）所示： （２） （３） （４）式中：ｐ为电机极对数；Ｌ１ｒ是ｄ１－ｑ１平面的转子电感；Ｌ１ｍ是ｄ１－ｑ１平面的激磁电感；Ｔ１ｅ是ｄ１－ｑ１平面的电磁转矩； ，Ｒ１ｒ是ｄ１－ｑ１平面的转子电阻；ｗｒ是转速角频率；是ｄ１－ｑ１平面的ｄ轴参考磁链；步骤２．电机磁密Ｂ用式（５）来表示： （５）式中：是电角度；，其中ｋ１、ｋ３和ｋｎ－２分别是ｄ１－ｑ１平面、ｄ３－ｑ３平面和ｄｎ－２－ｑｎ－２平面的折算系数；由，和，可得其它ｄ－ｑ平面ｄ轴给定气隙磁链如式（６）所示： （６）式中：是基波平面ｄ轴给定气隙磁链；Ｎ１、Ｎ３和Ｎｎ－２分别是每相绕组函数的基波平面、３次谐波平面和ｎ－２次谐波平面的谐波幅值；对ｑ轴的气隙磁链做相应的补偿，使补偿后各平面气隙在同一直线上，即使各平面磁链转子ｄ轴磁链的位置错开角度，在ｄ１－ｑ１平面的角度如式（７）所示： （７）式中：，其中是ｄ１－ｑ１平面的转子谐波漏感；补偿后的ｄ１－ｑ１平面ｄ轴给定气隙磁链如式（８）所示： （８）ｄｖ－ｑｖ平面的角度如式（９）所示： （９）补偿后的ｄｖ－ｑｖ平面ｄ轴给定气隙磁链如式（１０）所示： （１０）由此得到补偿后的各ｄ－ｑ平面的ｄ轴参考磁链，从而可得各ｄ－ｑ平面的激磁电流分量；步骤３．由于各次谐波磁场其磁场旋转的机械角速度与基波相同，因此其相应的谐波磁场旋转电角速度如式（１１）所示： （１１）将上述各次谐波磁场旋转电角速度代入转差公式（４），通过计算可得各ｄ－ｑ平面的转矩电流分量，如式（１２）所示：（１２）式中：Ｒ、Ｌ和Ψ分别表示电阻、电感和磁链；下标ｒ、ｓ和ｍ分别表示转子、定子和激磁分量；步骤４．根据式（１）将自然坐标系下的电机定子电压和电流变换为同步速旋转坐标系下的直流分量，电机的基波在ｄ１－ｑ１平面的电压方程和转矩方程，分别如式（１３）－（１４）所示： （１３） （１４）式中：Ｌ１ｓ是ｄ１－ｑ１平面的定子电感；Ｔ１ｅ是基波平面电磁转矩；电机的ｖ次谐波在ｄｖ－ｑｖ平面的电压方程和转矩方程分别如式（１５）－（１６）所示： （１５） （１６）式中：Ｌｖｓ是ｄｖ－ｑｖ平面的定子电感；Ｔｖｅ是ｖ次谐波平面电磁转矩；步骤５．由上述（１３）和（１５）电机的电压方程可知，各平面间相互解耦，对一台ｎ相ｐ对极电机来说，Ｉ１对应于ｐ对极，当定子绕组施加基波电压时形成Ｉ１，电机按照ｐ对极旋转；Ｉｖ对应于ｖｐ对极，当定子绕组施加ｖ次谐波电压时形成Ｉｖ，电机按照ｖｐ对极旋转；从而可以通过改变供电电压相位和幅值来分别控制相应的谐波电流矢量Ｉ１和Ｉｖ，控制电机在ｐ对极和ｖｐ对极的旋转磁场旋转；步骤６．将上述计算得到的各ｄ－ｑ平面的激磁电流分量、转矩电流分量和反馈得到的各ｄ－ｑ平面的实际激磁电流分量和转矩电流分量通过ＰＩ调节计算，可得各ｄ－ｑ平面的激磁电压分量参考值和转矩电压分量参考值；步骤７．将上述的各ｄ－ｑ平面的激磁电压分量参考值和转矩电压分量参考值，通过多相坐标反变换，得到转子多相静止坐标系下的转子电压参考值，并输入ＰＷＭ发生器，控制多相逆变器各相桥臂的全控型功率器件开通和关断，不同平面内的电压或电流反坐标变换得到的电压或电流相位差不等，从而可在不同平面间进行切换以实现电机的电子变极。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨家强，黄进，胡浩峰，康敏，刘东，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86
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