一種永磁同步電機的控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種永磁同步電機的控制方法及系統(tǒng)，所述方法包括采用電壓模型和電流模型計算永磁同步電機的定子磁鏈并計算出定子磁鏈的偏差；再利用兩相靜止坐標系與兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系間的轉(zhuǎn)換矩陣計算出dq坐標系下同步電機定子的磁鏈、轉(zhuǎn)子磁鏈，最后利用轉(zhuǎn)子q軸磁鏈的閉環(huán)鎖相技術(shù)計算出永磁同步電機的轉(zhuǎn)子位置角度、角速度。實施本發(fā)明的有益效果是，基于永磁同步電機轉(zhuǎn)子磁鏈閉環(huán)鎖相環(huán)的無傳感器估算方法，采用了電壓-電流雙模型對定子磁鏈偏差進行補償?shù)募夹g(shù)，提高了估算算法的準確性，可以實現(xiàn)對永磁同步電機全速度范圍內(nèi)的有效控制。
【專利說明】—種永磁同步電機的控制方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及同步電機的控制領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種應(yīng)用于全功率風電變流器的永磁同步電機的控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]直驅(qū)型風力發(fā)電系統(tǒng)是一種新型的風力發(fā)電系統(tǒng)，采用風機直接驅(qū)動多極低速永磁同步電機(PMSM)發(fā)電，然后通過全功率變流器轉(zhuǎn)換后的電能并入電網(wǎng)。相對雙饋異步電機(DFIG)風電系統(tǒng)，直驅(qū)型風力發(fā)電系統(tǒng)省去了傳統(tǒng)齒輪箱，系統(tǒng)效率和運行可靠性高，并具有更容易實現(xiàn)低壓穿越功能的優(yōu)點，所以直驅(qū)型風力發(fā)電系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]全功率變流器直驅(qū)型風力發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，既要實現(xiàn)對電網(wǎng)轉(zhuǎn)換優(yōu)質(zhì)電能的功能，又要對PMSM進行控制，其中PMSM的控制的前提是需要獲得可靠的轉(zhuǎn)子信息。
[0004]現(xiàn)有的獲得可靠的轉(zhuǎn)子信息的方法包括(I)有傳感器技術(shù)，采用光電碼盤、旋轉(zhuǎn)變壓器等機械裝置測量，會帶來成本增加、安裝維護困難、外界干擾等問題；(2)反電動勢法，是現(xiàn)有風電變流器中應(yīng)用較多的永磁同步電機無傳感器方法。但由于低速時電機的反電動勢較小，加上受外界干擾因素影響，難以準確檢測到反電動勢。因此，該方法無法控制電機在低速時的穩(wěn)定運行。以及一些其它無傳感器估算轉(zhuǎn)子位置角的方法不僅處理方法和實現(xiàn)過程較為復(fù)雜、其實際應(yīng)用的有效性有待驗證，而且無法保證其計算精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種應(yīng)用于全功率風電變流器的永磁同步電機的控制方法及系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種永磁同步電機的控制方法，所述方法包括:
[0007]采樣永磁同步電機的三相定子電壓ua、ub、U。,定子電流ia、ib、i。,通過從abc三相靜止坐標系變換到α β兩相靜止坐標系，計算出α β坐標系下的電壓11。、110和電流ia、i@ ；
[0008]采用電壓模型計算永磁同步電機α β坐標系下的第一定子磁鏈Va_u和Ve_u:
【權(quán)利要求】
1.一種永磁同步電機的控制方法，其特征在于，所述方法包括: 采樣永磁同步電機的三相定子電壓Ua、ub、uc,定子電流ia、ib、ic,通過從abc三相靜止坐標系變換到α β兩相靜止坐標系，計算出α β坐標系下的電壓uα、uβ和電流iα、iβ ；采用電壓模型計算永磁同步電機α β坐標系下的第一定子磁鏈Vα-U和Vβ-u:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機的控制方法，其特征在于，補償?shù)碾妷毫?_2、ue_z采用PI控制器調(diào)節(jié)，計算公式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機的控制方法，其特征在于，估算的永磁同步電機轉(zhuǎn)子角速度計算公式如下:
4.一種永磁同步電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括永磁同步電機、第一坐標變換單元、第二坐標變換單元、第一控制單元、第二控制單元、空間矢量脈寬調(diào)制單元以及變換器，其中，所述變換器與所述永磁同步電機連接；所述第一坐標變換單元和第二坐標變換單元依次連接在所述變換器與所述永磁同步電機之間；所述第一控制單元與第二控制單元均分別與所述第二變換單元和所述空間矢量脈寬調(diào)制單元連接，所述變換器與所述空間矢量脈寬調(diào)制單元連接； 所述第一坐標變換單元用于將永磁同步電機的三相定子電流ia、ib、i。變換到α β兩相靜止坐標系統(tǒng)下的定子電流ia、ie ； 所述第二坐標變換單元用于將定子電流ia、ie變換到dq同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的定子電流 id、iq ； 所述第一控制單元用于根據(jù)參考定子電流ζ、定子電流id以及轉(zhuǎn)子磁場旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的d軸分量進行計算得出d軸定子電壓分量Vd ； 所述第二控制單元用于根據(jù)參考定子電流?、定子電流i,以及轉(zhuǎn)子磁場旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的q軸分量進行計算得出q軸定子電壓分量V,; 所述空間矢量脈寬調(diào)制單元用于根據(jù)定子電壓vd、Vq采用空間矢量脈寬調(diào)制算法生成脈寬信號送入所述變換器； 所述變換器用于根據(jù)所述空間矢量脈寬調(diào)制單元輸出的脈寬信號生成三相定子電壓以驅(qū)動所述永磁同步電機。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁同步電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，在dq軸坐標系下，所述第一控制單元和所述第二控制單元用于計算定子電壓分量Vd和V,的公式為:.di ?ψ ( _
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的永磁同步電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括連接在所述永磁同步電機和所述第二坐標變換單元之間的無傳感器控制單元，所述無傳感器控制單元用于采用電壓模型計算永磁同步電機α β坐標系下的第一定子磁鏈V0-U:
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的永磁同步電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，參考定子電流.* _/\—VO
【文檔編號】H02P21/14GK103595328SQ201310558138
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】付明星, 林 建, 李明成, 李靜, 許本福 申請人:中廣核工程有限公司, 中國廣核集團有限公司