一種異步電機矢量控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種異步電機矢量控制裝置，包括整流模塊，網(wǎng)側(cè)電壓檢測模塊、整流控制模塊、整流模塊依次相連，整流模塊與逆變模塊、直流電壓檢測模塊相連，直流電壓檢測模塊與逆變控制模塊相連，逆變模塊與異步電機、狀態(tài)變量檢測模塊、輸出電流檢測模塊、輸出電壓檢測模塊相連，狀態(tài)變量檢測模塊與逆變控制模塊相連，輸出電流檢測模塊分別與逆變控制模塊、矢量控制模塊相連，輸出電壓檢測模塊與矢量控制模塊相連，轉(zhuǎn)速檢測模塊的輸入端與異步電機相連，輸出端與矢量控制模塊相連，所述矢量控制模塊與逆變控制模塊相連。本實用新型具有原理簡單、成本低、控制精度高、動態(tài)性能好的優(yōu)點，可大大提高控制系統(tǒng)的可靠性。
【專利說明】一種異步電機矢量控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種異步電機矢量控制裝置,特別涉及一種基于Buck-Boost矩陣變換器的異步電機矢量控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]變頻調(diào)速目前已成為交流調(diào)速發(fā)展的主流，而作為其核心裝置的變頻器更是成為研究的重點。目前在交流傳動領(lǐng)域采用的變頻器主要為“交直交雙PWM變流器”的結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)雖具有網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)高、諧波含量小、可四象限運行等特點，但同時也由于其直流側(cè)存在大容量濾波電容及輸入輸出側(cè)存在濾波電抗器等而造成裝置體積大、成本高、壽命短等不足，為變頻器的推廣應(yīng)用帶來了不利的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種成本低、性能好的異步電機矢量控制裝置。
[0004]本實用新型解決上述問題的技術(shù)方案是:一種異步電機矢量控制裝置，包括整流模塊、逆變模塊、整流控制模塊、逆變控制模塊、矢量控制模塊和轉(zhuǎn)速檢測模塊，所述整流模塊的輸入端與網(wǎng)側(cè)電壓檢測模塊的輸入端相連，網(wǎng)側(cè)電壓檢測模塊的輸出端與整流控制模塊的輸入端相連，整流控制模塊的輸出端與整流模塊相連，所述整流模塊的輸出端與逆變模塊的輸入端、直流電壓檢測模塊的輸入端相連，直流電壓檢測模塊的輸出端與逆變控制模塊的輸入端相連，逆變模塊的輸出端與異步電機、狀態(tài)變量檢測模塊的輸入端、輸出電流檢測模塊的輸入端、輸出電壓檢測模塊的輸入端相連，狀態(tài)變量檢測模塊的輸出端與逆變控制模塊相連，輸出電流檢測模塊的輸出端分別與逆變控制模塊、矢量控制模塊相連，輸出電壓檢測模塊的輸出端與矢量控制模塊相連，所述轉(zhuǎn)速檢測模塊的輸入端與異步電機相連，輸出端與矢量控制模塊相連，所述矢量控制模塊與逆變控制模塊、轉(zhuǎn)速給定模塊、參數(shù)設(shè)置模塊相連。
[0005]本實用新型的技術(shù)效果在于:本實用新型具有原理簡單、成本低、控制精度高、動態(tài)性能好的優(yōu)點，可大大提高基于Buck-Boost矩陣變換器的異步電機矢量控制系統(tǒng)的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
[0007]圖2為本實用新型的Buck-Boost矩陣變換器拓撲結(jié)構(gòu)。
[0008]圖3為本實用新型中電容電壓控制外環(huán)的原理框圖。
[0009]圖4為本實用新型中電感電流控制內(nèi)環(huán)的原理框圖。
【具體實施方式】[0010]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0011]如圖1所示，本實用新型包括整流模塊、逆變模塊、整流控制模塊、逆變控制模塊、矢量控制模塊和轉(zhuǎn)速檢測模塊，所述整流模塊的輸入端與網(wǎng)側(cè)電壓檢測模塊的輸入端相連，網(wǎng)側(cè)電壓檢測模塊的輸出端與整流控制模塊的輸入端相連，整流控制模塊的輸出端與整流模塊相連，所述整流模塊的輸出端與逆變模塊的輸入端、直流電壓檢測模塊的輸入端相連，直流電壓檢測模塊的輸出端與逆變控制模塊的輸入端相連，逆變模塊的輸出端與異步電機、狀態(tài)變量檢測模塊的輸入端、輸出電流檢測模塊的輸入端、輸出電壓檢測模塊的輸入端相連，狀態(tài)變量檢測模塊的輸出端與逆變控制模塊相連，輸出電流檢測模塊的輸出端分別與逆變控制模塊、矢量控制模塊相連，輸出電壓檢測模塊的輸出端與矢量控制模塊相連，所述轉(zhuǎn)速檢測模塊的輸入端與異步電機相連，輸出端與矢量控制模塊相連，所述矢量控制模塊與逆變控制模塊、轉(zhuǎn)速給定模塊、參數(shù)設(shè)置模塊相連。
[0012]參見圖2,Buck-Boost矩陣變換器的逆變級是由三個結(jié)構(gòu)相同的Buck-Boost DC/DC變換器構(gòu)成，因而其控制系統(tǒng)將針對每相Buck-Boost DC/DC變換器構(gòu)建一個單獨的控制單元，每個控制單元又包括分別針對電容電壓與電感電流的兩個控制閉環(huán)。鑒于其中電容電壓因與Buck-Boost矩陣變換器的輸出電壓直接相關(guān)聯(lián)(電容電壓的交流分量即為Buck-Boost矩陣變換器要求輸出的交流電壓)，對其進行有效的控制可使Buck-Boost矩陣變換器的輸出電壓實現(xiàn)對其參考輸入的準確跟蹤，因而將其作為控制外環(huán)；而電感在Buck-Boost矩陣變換器中起中間能量傳輸作用，對其電流進行直接控制可有效提高系統(tǒng)的可靠性及動態(tài)性能，故將其作為控制內(nèi)環(huán)；然而這兩個控制閉環(huán)的控制對象都是Buck-Boost DC/DC變換器，只是對其中的兩個狀態(tài)變量分別進行閉環(huán)控制而已，且對這兩個狀態(tài)變量的控制都是通過改變變換器中功率開關(guān)的占空比(即導(dǎo)通時間)來實現(xiàn)；其控制關(guān)系在于，通過電容電壓控制外環(huán)來確定電感電流的參考值，再通過電感電流控制內(nèi)環(huán)改變占空比，從而達到使電容電壓與電感電流均按其參考值變化，實現(xiàn)這兩個狀態(tài)變量對其參考值的準確跟蹤。
[0013]參見圖3，圖3為本實用新型Buck-Boost矩陣變換器的電容電壓控制外環(huán)原理圖。該控制環(huán)的作用在于通過確定電感電流控制內(nèi)環(huán)的參考值，并由該參考值經(jīng)限幅后作用于控制內(nèi)環(huán)，進而通過改變占空比Cl1來調(diào)節(jié)電感電流和電容電壓，使電容電壓按設(shè)定的參考值變化，從而達到控制輸出電壓的目的。
[0014]其中電容電壓的參考值由矢量控制模塊確定，其基本原理是:矢量控制模塊根據(jù)異步電機的轉(zhuǎn)速給定，同時通過檢測該電機的實際轉(zhuǎn)速與定子電流的實際值，并結(jié)合該電機的額定轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)子磁鏈以及額定定子電壓幅值等參數(shù)，應(yīng)用矢量控制原理得到該異步電機定子電壓的給定值，并以該電壓給定幅值的1.5倍作為直流偏置，再與該電壓給定信號進行疊加得到電容電壓的參考值
[0015]將電容電壓的參考值Uaref與其實際值Ua進行比較，其偏差經(jīng)PID運算后得到電容電流的參考值iclMf，再通過檢測Buck-Boost矩陣變換器的直流側(cè)電壓t、其逆變模塊的輸出電流I1以及電容電壓實際值ucl，由公式:iLlref: Hclref -1lKitcl+Tfdc)/Udc即可計算出
電感電流的參考值iUMf。將該參考值限幅后即成為電感電流控制內(nèi)環(huán)的控制參考值(限幅的目的在于避免電感電流出現(xiàn)異常值)。[0016]參見圖4，圖4為本實用新型Buck-Boost矩陣變換器的電感電流控制內(nèi)環(huán)原理圖。該控制環(huán)由于通過對電感電流的直接控制而達到了提高系統(tǒng)可靠性的目的。其控制原理是:將由電容電壓控制外環(huán)產(chǎn)生的電感電流參考值iUMf與其實際值iu進行比較，其偏差經(jīng)PID運算得到電感電壓的參考值uUMf，再根據(jù)公式必=(〃n +〃/.￥)/(〃0 +t.)即可計算出占空比Cl1，控制器根據(jù)該占空比Cl1及相應(yīng)的開關(guān)周期輸出控制信號控制Buck-Boost DC-DC變換器中對應(yīng)功率開關(guān)的開通時間，從而調(diào)節(jié)電容電壓使其按確定的參考值變化，由此在Buck-Boost矩陣變換器輸出端獲得與其參考輸入基本一致的輸出電壓，從而實現(xiàn)異步電機的實際轉(zhuǎn)速對其給定轉(zhuǎn)速的準確跟蹤，達到對異步電機進行變頻調(diào)速控制的目的。圖中對占空比進行限幅的目的也在于避免電感電流出現(xiàn)異常值。
【權(quán)利要求】
1.一種異步電機矢量控制裝置，其特征在于:包括整流模塊、逆變模塊、整流控制模塊、逆變控制模塊、矢量控制模塊和轉(zhuǎn)速檢測模塊，所述整流模塊的輸入端與網(wǎng)側(cè)電壓檢測模塊的輸入端相連，網(wǎng)側(cè)電壓檢測模塊的輸出端與整流控制模塊的輸入端相連，整流控制模塊的輸出端與整流模塊相連，所述整流模塊的輸出端與逆變模塊的輸入端、直流電壓檢測模塊的輸入端相連，直流電壓檢測模塊的輸出端與逆變控制模塊的輸入端相連，逆變模塊的輸出端與異步電機、狀態(tài)變量檢測模塊的輸入端、輸出電流檢測模塊的輸入端、輸出電壓檢測模塊的輸入端相連，狀態(tài)變量檢測模塊的輸出端與逆變控制模塊相連，輸出電流檢測模塊的輸出端分別與逆變控制模塊、矢量控制模塊相連，輸出電壓檢測模塊的輸出端與矢量控制模塊相連，所述轉(zhuǎn)速檢測模塊的輸入端與異步電機相連，輸出端與矢量控制模塊相連，所述矢量控制模塊與逆變控制模塊、轉(zhuǎn)速給定模塊、參數(shù)設(shè)置模塊相連。
【文檔編號】H02P21/14GK203491944SQ201320613825
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】張小平, 尹翔, 黃毅 申請人:湖南科技大學