CN108923720B - 一种无电解电容变频驱动控制方法及系统 - Google Patents

一种无电解电容变频驱动控制方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108923720B
CN108923720B CN201810840785.1A CN201810840785A CN108923720B CN 108923720 B CN108923720 B CN 108923720B CN 201810840785 A CN201810840785 A CN 201810840785A CN 108923720 B CN108923720 B CN 108923720B
Authority
CN
China
Prior art keywords
axis
current
given
real
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810840785.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108923720A (zh
Inventor
罗慧
尹泉
尹家俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201810840785.1A priority Critical patent/CN108923720B/zh
Publication of CN108923720A publication Critical patent/CN108923720A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108923720B publication Critical patent/CN108923720B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/14—Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/26—Power factor control [PFC]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明涉及一种无电解电容变频驱动控制方法及系统，所述控制方法包括以下步骤，对永磁同步电机三相电源中任两相的实时电流进行Clark变换，得到α、β轴电流，对α、β轴电流进行Park变换，得到d、q轴实时电流；根据永磁同步电机转子的实时转速、给定转速，以及无电解电容变频驱动的网侧相角，采用神经网络分析，得出d、q轴给定电流；计算得到d、q轴误差电流；对d、q轴误差电流进行PI调节，得到d、q轴给定电压；根据实时位置对d、q轴给定电压进行Park逆变换，得到α、β轴给定电压；根据α、β轴给定电压以及无电解电容变频驱动的直流母线侧电压对逆变器进行脉宽调制。本发明的控制方法可以提高网侧功率因数的和降低网侧电流谐波的目的。

Description

一种无电解电容变频驱动控制方法及系统
技术领域
本发明涉及变频驱动领域，尤其涉及一种无电解电容变频驱动控制方法及系统。
背景技术
随着经济发展、能源消耗和环境保护之间的矛盾日益突出，节能减排对我国未来可持续发展具有重要意义。变频技术能够有效节约能源，由于在节能方面有巨大优势，变频驱动系统广泛应用于工业生产和家庭电器中。越来越多的家庭电器使用变频技术。由于永磁同步电机具有高效、低损和结构简单等优点，家庭用电设备的变频驱动系统中常使用永磁同步电机作为执行机构。
为给负载电机提供稳定直流母线电压，变频驱动系统的直流母线侧通常需要并联一个高容值的电容。由于电解电容在性价比上有巨大的优势，使其广泛应用于电气传动领域。传统的变频驱动系统通常将电解电容作为直流母线电容。然而传统变频驱动系统存在以下缺点：1)变频驱动系统母线电容的容值高，则母线电压恒定，使不控整流桥的二极管导通角很小。网侧输入电流的波形与单相不控整流桥中二极管的通断有关。若二极管导通角小，将使网侧电流含有大量的谐波，功率因数降低。谐波不但影响设备的正常工作还会使系统的损耗增加。2)电解电容体积过大，重量重，不利于电器设备的小型化。3)电解电容可靠性差，寿命低，是变频驱动系统的一大短板，在某些重要控制领域，不能使用电解电容。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无电解电容变频驱动控制方法及系统，通过合理分配d轴给定电流和q轴给定电流，直接控制逆变器输出功率，实现控制电机转速的同时，能够提高网侧功率因数，降低网侧电流谐波。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种无电解电容变频驱动控制方法，其中，永磁同步电机作为无电解电容变频驱动中的执行机构，所述控制方法包括以下步骤，
S1，获取无电解电容变频驱动的网侧电压和直流母线侧电压、永磁同步电机转子的实时转速、给定转速和实时位置，以及永磁同步电机三相电源中任两相的实时电流；且根据网侧电压计算得到网侧相角；
S2，对采集的任两相实时电流进行Clark变换，得到α、β轴电流，并根据实时位置对α、β轴电流进行Park变换，得到d、q轴实时电流；
S3，根据永磁同步电机转子的实时转速、给定转速，以及无电解电容变频驱动的网侧相角，采用神经网络分析，得出d、q轴给定电流；
S4，比较d轴实时电流和d轴给定电流，得到d轴误差电流，以及比较q轴实时电流和q轴给定电流，得到q轴误差电流；
S5，分别对d、q轴误差电流进行PI调节，对应得到d、q轴给定电压；
S6，根据实时位置对d、q轴给定电压进行Park逆变换，得到α、β轴给定电压；
S7，根据α、β轴给定电压以及无电解电容变频驱动的直流母线侧电压对逆变器进行脉宽调制，并通过逆变器控制永磁同步电机。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述S3具体为，
S31，比对永磁同步电机转子的实时转速和给定转速，得到转速误差，并对转速误差进行PI调节得到给定电磁转矩；
S32，根据网侧相角、实时转速和给定电磁转矩计算得出逆变器目标功率；
S33，基于所述逆变器目标功率，离线计算得到d、q轴给定电流的样本数据；
S34，构建BP神经网络，并利用所述BP神经网络对d、q轴给定电流的样本数据进行训练，得到d、q轴给定电流。
进一步，所述S32具体为，
S321，根据给定电磁转矩、实时转速和网侧相角，计算得到网侧功率；根据直流母线侧电容容值、网侧相角频率和网侧电压的峰值，计算得到直流母线侧电容功率；
S322，将网侧功率与直流母线侧电容功率作差处理，得到逆变器目标功率。
进一步，所述S33具体为，
S331，根据d、q轴给定电流和d、q轴给定电压建立逆变器目标功率方程；
S332，结合d、q轴给定电流的展开式和d、q轴给定电压和电流的约束条件，以及得到的逆变器目标功率，利用Matlab离线计算逆变器目标功率方程，得到d、q轴给定电流的样本数据；
所述S34具体为，
S341，在Matlab软件中构建只有一个隐含层，且隐含层神经元个数为12的BP神经网络；
S342，导入d、q轴给定电流的样本数据，并进行归一化处理；
S343，设置训练算法为LM算法，并根据归一化处理后的d、q轴给定电流的样本数据对BP神经网络进行训练，得到训练好的BP神经网络；
S344，计算训练好的BP神经网络，得到d、q轴给定电流。
本发明的有益效果是：本发明控制方法根据电机的实际运行状况合理分配d轴给定电流和q轴给定电流，通过控制d轴给定电流和q轴给定电流来控制逆变器的输出功率，进而控制网侧电流波形，从而达到提高网侧功率因数的和降低网侧电流谐波的目的。
基于上述一种无电解电容变频驱动控制方法，本发明还提供一种无电解电容变频驱动控制系统。
一种无电解电容变频驱动控制系统，其中，永磁同步电机作为无电解电容变频驱动中的执行机构，所述控制系统包括，
网侧电压采集模块，其用于采集无电解电容变频驱动的网侧电压，且根据网侧电压计算得到网侧相角；
母线电压采集模块，其用于采集无电解电容变频驱动的直流母线侧电压；
转速位置检测模块，其用于检测永磁同步电机转子的实时转速、给定转速和实时位置；
电机电流采集模块，其用于采集永磁同步电机三相电源中任两相的实时电流；
Clark变换模块，其用于对采集的任两相实时电流进行Clark变换，得到α、β轴电流，
Park变换模块，其用于根据实时位置对α、β轴电流进行Park变换，得到d、q轴实时电流；
dq轴电流给定模块，其用于根据永磁同步电机转子的实时转速、给定转速，以及无电解电容变频驱动的网侧相角，采用神经网络分析，得出d、q轴给定电流；
d轴电流误差模块，其用于比较d轴实时电流和d轴给定电流，得到d轴误差电流，
q轴电流误差模块，其用于比较q轴实时电流和q轴给定电流，得到q轴误差电流；
d轴电流PI模块，其用于对d轴误差电流进行PI调节，得到d轴给定电压；
q轴电流PI模块，其用于对q轴误差电流进行PI调节，得到q轴给定电压；
Park逆变换模块，其用于根据实时位置对d、q轴给定电压进行Park逆变换，得到α、β轴给定电压；
脉宽调制模块，其用于根据α、β轴给定电压以及无电解电容变频驱动的直流母线侧电压对逆变器进行脉宽调制，并通过逆变器控制永磁同步电机。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述dq轴电流给定模块具体包括，
转速误差单元，其用于比对永磁同步电机转子的实时转速和给定转速，得到转速误差，
转速PI单元，其用于对转速误差进行PI调节得到给定电磁转矩；
目标功率计算单元，其用于根据网侧相角、实时转速和给定电磁转矩计算得出逆变器目标功率；
样本数据计算单元，其用于基于所述逆变器目标功率，离线计算得到d、q轴给定电流的样本数据；
BP神经网络单元，其用于构建BP神经网络，并利用所述BP神经网络对d、q轴给定电流的样本数据进行训练，得到d、q轴给定电流。
进一步，所述目标功率计算单元具体用于，
根据给定电磁转矩、实时转速和网侧相角，计算得到网侧功率；根据直流母线侧电容容值、网侧相角频率和网侧电压的峰值，计算得到直流母线侧电容功率；
将网侧功率与直流母线侧电容功率作差处理，得到逆变器目标功率。
进一步，所述样本数据计算单元具体用于，
根据d、q轴给定电流和d、q轴给定电压建立逆变器目标功率方程；
结合d、q轴给定电流的展开式和d、q轴给定电压和电流的约束条件，以及得到的逆变器目标功率，利用Matlab离线计算逆变器目标功率方程，得到d、q轴给定电流的样本数据；
所述BP神经网络单元具体用于，
在Matlab软件中构建只有一个隐含层，且隐含层神经元个数为12的BP神经网络；
导入d、q轴给定电流的样本数据，并进行归一化处理；
设置训练算法为LM算法，并根据归一化处理后的d、q轴给定电流的样本数据对BP神经网络进行训练，得到训练好的BP神经网络；
计算训练好的BP神经网络，得到d、q轴给定电流。
本发明的有益效果是：本发明控制系统根据电机的实际运行状况合理分配d轴给定电流和q轴给定电流，通过控制d轴给定电流和q轴给定电流来控制逆变器的输出功率，进而控制网侧电流波形，从而达到提高网侧功率因数的和降低网侧电流谐波的目的。
基于上述一种无电解电容变频驱动控制系统，本发明还提供一种无电解电容单相输入变频驱动控制系统。
一种无电解电容单相输入变频驱动控制系统，包括电源电路、整流器、薄膜电容、永磁同步电机、逆变器以及如上所述的一种无电解电容变频驱动控制系统，
电源电路，其用于为整流器提供单相交流电；
整流器，其用于将单相交流电整流成直流电，并为逆变器供电；
无电解电容变频驱动控制系统，其用于采集永磁同步电机转子的实时转速、实时位置和给定转速；还用于采集电源电路中电源的电压、直流母线侧电压；并根据永磁同步电机转子的实时转速、实时位置和给定转速，以及电源电路中电源的电压和直流母线侧电压对逆变器进行脉宽调制；
逆变器，其用于控制永磁同步电机；
薄膜电容的两端分别连接所述整流器的两个输出端上，其用于吸收因逆变器开关管的开关产生的高次谐波。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述整流器为单相不控整流器，所述逆变器为三相电压型逆变器。
本发明的有益效果是：本发明的控制系统根据电机的实际运行状况合理分配d轴给定电流和q轴给定电流，通过控制d轴给定电流和q轴给定电流来控制逆变器的输出功率，进而控制网侧电流波形，从而达到提高网侧功率因数的和降低网侧电流谐波的目的。
附图说明
图1为本发明一种无电解电容变频驱动控制方法的流程图；
图2为本发明一种无电解电容变频驱动控制方法的原理图；
图3为本发明一种无电解电容变频驱动控制系统的结构框图；
图4为无电解电容单相输入变频驱动的拓扑结构图；
图5为本发明一种无电解电容单相输入变频驱动控制系统的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1和图2所示，一种无电解电容变频驱动控制方法，其中，永磁同步电机作为无电解电容变频驱动中的执行机构，所述控制方法包括以下步骤，
S1，获取无电解电容变频驱动的网侧电压ug和直流母线侧电压udc、永磁同步电机转子的实时转速ωr、给定转速
Figure BDA0001745530110000088
和实时位置θ，以及永磁同步电机三相电源中任两相的实时电流ia、ib；且根据网侧电压ug计算得到网侧相角θg；
S2，对采集的任两相实时电流ia、ib进行Clark变换，得到α、β轴电流iα、iβ，并根据实时位置对α、β轴电流iα、iβ进行Park变换，得到d、q轴实时电流id、iq；
S3，根据永磁同步电机转子的实时转速ωr、给定转速
Figure BDA0001745530110000089
以及无电解电容变频驱动的网侧相角θg，采用神经网络分析，得出d、q轴给定电流
Figure BDA0001745530110000081
S4，比较d轴实时电流id和d轴给定电流
Figure BDA0001745530110000082
得到d轴误差电流Δid，以及比较q轴实时电流iq和q轴给定电流
Figure BDA0001745530110000083
得到q轴误差电流Δiq；
S5，分别对d、q轴误差电流Δid、Δiq进行PI调节，对应得到d、q轴给定电压
Figure BDA0001745530110000084
S6，根据实时位置θ对d、q轴给定电压
Figure BDA0001745530110000085
进行Park逆变换，得到α、β轴给定电压
Figure BDA0001745530110000086
S7，根据α、β轴给定电压
Figure BDA0001745530110000087
以及无电解电容变频驱动的直流母线侧电压udc对逆变器进行脉宽调制，并通过逆变器控制永磁同步电机。
所述S3具体为，
S31，比对永磁同步电机转子的实时转速ωr和给定转速
Figure BDA00017455301100000810
得到转速误差，并对转速误差进行PI调节得到给定电磁转矩
Figure BDA0001745530110000091
S32，根据网侧相角θg、实时转速ωr和给定电磁转矩
Figure BDA0001745530110000092
计算得出逆变器目标功率
Figure BDA0001745530110000093
S33，基于所述逆变器目标功率
Figure BDA0001745530110000094
离线计算得到d、q轴给定电流的样本数据；
S34，构建BP神经网络，并利用所述BP神经网络对d、q轴给定电流的样本数据进行训练，得到d、q轴给定电流
Figure BDA0001745530110000095
所述S32具体为，
S321，根据给定电磁转矩
Figure BDA0001745530110000096
实时转速ωr和网侧相角θg，计算得到网侧功率；根据直流母线侧电容容值、网侧相角频率和网侧电压的峰值，计算得到直流母线侧电容功率；
S322，将网侧功率与直流母线侧电容功率作差处理，得到逆变器目标功率。
具体的：
假定网侧为单位功率因数，网侧电压、网侧电流均为正弦波，则网侧功率以2倍输入频率波动,如式(1)，
pg＝Pgpsin2θg (1)
其中，pg为网侧功率瞬时值，Pgp为网侧输入功率峰值，θg为网侧相角；
Figure BDA0001745530110000097
其中，
Figure BDA0001745530110000098
为给定电磁转矩，ωr为实时转速；
计算母线电容功率：
Figure BDA0001745530110000099
其中，pcap为母线电容功率，Cdc为母线电容容值，ωg为网侧相角频率，Vg为网侧电压峰值；
将网侧功率与母线电容功率作差得到逆变器目标功率；
Figure BDA0001745530110000101
其中，
Figure BDA0001745530110000102
为逆变器目标功率。
所述S33具体为，
S331，根据d、q轴给定电流和d、q轴给定电压建立逆变器目标功率方程；
S332，结合d、q轴给定电流的展开式和d、q轴给定电压和电流的约束条件，以及得到的逆变器目标功率，利用Matlab离线计算逆变器目标功率方程，得到d、q轴给定电流的样本数据；
具体的：
永磁同步电机在同步旋转dq坐标系下的电压方程为：
Figure BDA0001745530110000103
Figure BDA0001745530110000104
其中，ωr为实时转速，Ld为d轴电感，Lq为q轴电感，
Figure BDA0001745530110000105
为永磁磁链，id为d轴实时电流，iq为d轴实时电流，ud为q轴实时电压，uq为q轴实时电压，Rs为定子电阻；
逆变器输出功率pinv由永磁同步电机的电流矢量与电压矢量的内积决定，为:
Figure BDA0001745530110000106
其中，ploss为电机电阻功率、pidct为电感功率，pm为电机轴上输出的机械功率，忽略电机电阻功率ploss及电感功率pidct；
建立逆变器功率方程：
Figure BDA0001745530110000111
将id和iq展开得到：
Figure BDA0001745530110000112
其中，Id0、Id,k和ψd,k分别为d轴实时电流直流量、第k次展开的幅值和相角，Iq0、Iq,k和ψq,k分别为q轴实时电流直流量、第k谐波的幅值和相角；
电压和电流约束条件为:
Figure BDA0001745530110000113
其中，IM为定子电压限幅值。
联立式(7)、式(8)和式(9)，应用Matlab数学软件离线计算得到d轴给定电流和q轴给定电流。
所述S34具体为，
S341，在Matlab软件中构建只有一个隐含层，且隐含层神经元个数为12的BP神经网络；
S342，导入d、q轴给定电流的样本数据，并进行归一化处理；
S343，设置训练算法为LM算法，并根据归一化处理后的d、q轴给定电流的样本数据对BP神经网络进行训练，得到训练好的BP神经网络；
S344，计算训练好的BP神经网络，得到d、q轴给定电流。
本发明控制方法根据电机的实际运行状况合理分配d轴给定电流和q轴给定电流，通过控制d轴给定电流和q轴给定电流来控制逆变器的输出功率，进而控制网侧电流波形，从而达到提高网侧功率因数的和降低网侧电流谐波的目的。
基于上述一种无电解电容变频驱动控制方法，本发明还提供一种无电解电容变频驱动控制系统。
如图3所述，一种无电解电容变频驱动控制系统，其中，永磁同步电机作为无电解电容变频驱动中的执行机构，所述控制系统包括，
网侧电压采集模块，其用于采集无电解电容变频驱动的网侧电压，且根据网侧电压计算得到网侧相角；
母线电压采集模块，其用于采集无电解电容变频驱动的直流母线侧电压；
转速位置检测模块，其用于检测永磁同步电机转子的实时转速、给定转速和实时位置；
电机电流采集模块，其用于采集永磁同步电机三相电源中任两相的实时电流；
Clark变换模块，其用于对采集的任两相实时电流进行Clark变换，得到α、β轴电流，
Park变换模块，其用于根据实时位置对α、β轴电流进行Park变换，得到d、q轴实时电流；
dq轴电流给定模块，其用于根据永磁同步电机转子的实时转速、给定转速，以及无电解电容变频驱动的网侧相角，采用神经网络分析，得出d、q轴给定电流；
d轴电流误差模块，其用于比较d轴实时电流和d轴给定电流，得到d轴误差电流，
q轴电流误差模块，其用于比较q轴实时电流和q轴给定电流，得到q轴误差电流；
d轴电流PI模块，其用于对d轴误差电流进行PI调节，得到d轴给定电压；
q轴电流PI模块，其用于对q轴误差电流进行PI调节，得到q轴给定电压；
Park逆变换模块，其用于根据实时位置对d、q轴给定电压进行Park逆变换，得到α、β轴给定电压；
脉宽调制模块，其用于根据α、β轴给定电压以及无电解电容变频驱动的直流母线侧电压对逆变器进行脉宽调制，并通过逆变器控制永磁同步电机。
所述dq轴电流给定模块具体包括，
转速误差单元，其用于比对永磁同步电机转子的实时转速和给定转速，得到转速误差，
转速PI单元，其用于对转速误差进行PI调节得到给定电磁转矩；
目标功率计算单元，其用于根据网侧相角、实时转速和给定电磁转矩计算得出逆变器目标功率；
样本数据计算单元，其用于基于所述逆变器目标功率，离线计算得到d、q轴给定电流的样本数据；
BP神经网络单元，其用于构建BP神经网络，并利用所述BP神经网络对d、q轴流给定电的样本数据进行训练，得到d、q轴给定电流。
所述目标功率计算单元具体用于，
根据给定电磁转矩、实时转速和网侧相角，计算得到网侧功率；根据直流母线侧电容容值、网侧相角频率和网侧电压的峰值，计算得到直流母线侧电容功率；
将网侧功率与直流母线侧电容功率作差处理，得到逆变器目标功率。
所述样本数据计算单元具体用于，
根据d、q轴给定电流和d、q轴给定电压建立逆变器目标功率方程；
结合d、q轴给定电流的展开式和d、q轴给定电压和电流的约束条件，以及得到的逆变器目标功率，利用Matlab离线计算逆变器目标功率方程，得到d、q轴给定电流的样本数据；
所述BP神经网络单元具体用于，
在Matlab软件中构建只有一个隐含层，且隐含层神经元个数为12的BP神经网络；
导入d、q轴给定电流的样本数据，并进行归一化处理；
设置训练算法为LM算法，并根据归一化处理后的d、q轴给定电流的样本数据对BP神经网络进行训练，得到训练好的BP神经网络；
计算训练好的BP神经网络，得到d、q轴给定电流。
本发明控制方法根据电机的实际运行状况合理分配d轴给定电流和q轴给定电流，通过控制d轴给定电流和q轴给定电流来控制逆变器的输出功率，进而控制网侧电流波形，从而达到提高网侧功率因数的和降低网侧电流谐波的目的。
基于上述一种无电解电容变频驱动控制系统，本发明还提供一种无电解电容单相输入变频驱动控制系统。
如图4和图5所示，一种无电解电容单相输入变频驱动控制系统，包括电源电路、整流器、薄膜电容、永磁同步电机、逆变器以及如上所述的一种无电解电容变频驱动控制系统，
电源电路，其用于为整流器提供单相交流电；
整流器，其用于将单相交流电整流成直流电，并为逆变器供电；
无电解电容变频驱动控制系统，其用于采集永磁同步电机转子的实时转速、实时位置和给定转速；还用于采集电源电路中电源的电压、直流母线侧电压；并根据永磁同步电机转子的实时转速、实时位置和给定转速，以及电源电路中电源的电压和直流母线侧电压对逆变器进行脉宽调制；无电解电容变频驱动控制系统对逆变器进行脉宽调制的具体方法是根据永磁同步电机转子的实时转速、实时位置和给定转速，以及电源电路中电源的电压和直流母线侧电压，计算得到电压脉冲，并通过电压脉冲对逆变器进行脉宽调制；
逆变器，其用于控制永磁同步电机；具体的是逆变器用于接收电压脉冲，并根据电压脉冲控制永磁同步电机；
薄膜电容的两端分别连接所述整流器的两个输出端上，其用于吸收因逆变器开关管的开关产生的高次谐波。
所述整流器为单相不控整流器，所述逆变器为三相电压型逆变器。
本发明的控制方法根据电机的实际运行状况合理分配d轴给定电流和q轴给定电流，通过控制d轴给定电流和q轴给定电流来控制逆变器的输出功率，进而控制网侧电流波形，从而达到提高网侧功率因数的和降低网侧电流谐波的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无电解电容变频驱动控制方法，其中，永磁同步电机作为无电解电容变频驱动中的执行机构，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤，
S1，获取无电解电容变频驱动的网侧电压和直流母线侧电压、永磁同步电机转子的实时转速、给定转速和实时位置，以及永磁同步电机三相电源中任两相的实时电流；且根据网侧电压计算得到网侧相角；
S2，对采集的任两相实时电流进行Clark变换，得到α、β轴电流，并根据实时位置对α、β轴电流进行Park变换，得到d、q轴实时电流；
S3，根据永磁同步电机转子的实时转速、给定转速，以及无电解电容变频驱动的网侧相角，采用神经网络分析，得出d、q轴给定电流；
S4，比较d轴实时电流和d轴给定电流，得到d轴误差电流，以及比较q轴实时电流和q轴给定电流，得到q轴误差电流；
S5，分别对d、q轴误差电流进行PI调节，对应得到d、q轴给定电压；
S6，根据实时位置对d、q轴给定电压进行Park逆变换，得到α、β轴给定电压；
S7，根据α、β轴给定电压以及无电解电容变频驱动的直流母线侧电压对逆变器进行脉宽调制，并通过逆变器控制永磁同步电机；
所述S3具体为，
S31，比对永磁同步电机转子的实时转速和给定转速，得到转速误差，并对转速误差进行PI调节得到给定电磁转矩；
S32，根据网侧相角、实时转速和给定电磁转矩计算得出逆变器目标功率；
S33，基于所述逆变器目标功率，离线计算得到d、q轴给定电流的样本数据；
S34，构建BP神经网络，并利用所述BP神经网络对d、q轴给定电流的样本数据进行训练，得到d、q轴给定电流。
2.根据权利要求1所述的一种无电解电容变频驱动控制方法，其特征在于：所述S32具体为，
S321，根据给定电磁转矩、实时转速和网侧相角，计算得到网侧功率；根据直流母线侧电容容值、网侧相角频率和网侧电压的峰值，计算得到直流母线侧电容功率；
S322，将网侧功率与直流母线侧电容功率作差处理，得到逆变器目标功率。
3.根据权利要求1或2所述的一种无电解电容变频驱动控制方法，其特征在于：所述S33具体为，
S331，根据d、q轴给定电流和d、q轴给定电压建立逆变器目标功率方程；
S332，结合d、q轴给定电流的展开式和d、q轴给定电压和电流的约束条件，以及得到的逆变器目标功率，利用Matlab离线计算逆变器目标功率方程，得到d、q轴给定电流的样本数据；
所述S34具体为，
S341，在Matlab软件中构建只有一个隐含层，且隐含层神经元个数为12的BP神经网络；
S342，导入d、q轴给定电流的样本数据，并进行归一化处理；
S343，设置训练算法为LM算法，并根据归一化处理后的d、q轴给定电流的样本数据对BP神经网络进行训练，得到训练好的BP神经网络；
S344，计算训练好的BP神经网络，得到d、q轴给定电流。
4.一种无电解电容变频驱动控制系统，其中，永磁同步电机作为无电解电容变频驱动中的执行机构，其特征在于：所述控制系统包括，
网侧电压采集模块，其用于采集无电解电容变频驱动的网侧电压，且根据网侧电压计算得到网侧相角；
母线电压采集模块，其用于采集无电解电容变频驱动的直流母线侧电压；
转速位置检测模块，其用于检测永磁同步电机转子的实时转速、给定转速和实时位置；
电机电流采集模块，其用于采集永磁同步电机三相电源中任两相的实时电流；
Clark变换模块，其用于对采集的任两相实时电流进行Clark变换，得到α、β轴电流，
Park变换模块，其用于根据实时位置对α、β轴电流进行Park变换，得到d、q轴实时电流；
dq轴电流给定模块，其用于根据永磁同步电机转子的实时转速、给定转速，以及无电解电容变频驱动的网侧相角，采用神经网络分析，得出d、q轴给定电流；
d轴电流误差模块，其用于比较d轴实时电流和d轴给定电流，得到d轴误差电流，
q轴电流误差模块，其用于比较q轴实时电流和q轴给定电流，得到q轴误差电流；
d轴电流PI模块，其用于对d轴误差电流进行PI调节，得到d轴给定电压；
q轴电流PI模块，其用于对q轴误差电流进行PI调节，得到q轴给定电压；
Park逆变换模块，其用于根据实时位置对d、q轴给定电压进行Park逆变换，得到α、β轴给定电压；
脉宽调制模块，其用于根据α、β轴给定电压以及无电解电容变频驱动的直流母线侧电压对逆变器进行脉宽调制，并通过逆变器控制永磁同步电机；
所述dq轴电流给定模块具体包括，
转速误差单元，其用于比对永磁同步电机转子的实时转速和给定转速，得到转速误差，
转速PI单元，其用于对转速误差进行PI调节得到给定电磁转矩；
目标功率计算单元，其用于根据网侧相角、实时转速和给定电磁转矩计算得出逆变器目标功率；
样本数据计算单元，其用于基于所述逆变器目标功率，离线计算得到d、q轴给定电流的样本数据；
BP神经网络单元，其用于构建BP神经网络，并利用所述BP神经网络对d、q轴给定电流的样本数据进行训练，得到d、q轴给定电流。
5.根据权利要求4所述的一种无电解电容变频驱动控制系统，其特征在于：所述目标功率计算单元具体用于，
根据给定电磁转矩、实时转速和网侧相角，计算得到网侧功率；根据直流母线侧电容容值、网侧相角频率和网侧电压的峰值，计算得到直流母线侧电容功率；
将网侧功率与直流母线侧电容功率作差处理，得到逆变器目标功率。
6.根据权利要求4或5所述的一种无电解电容变频驱动控制系统，其特征在于：所述样本数据计算单元具体用于，
根据d、q轴给定电流和d、q轴给定电压建立逆变器目标功率方程；
结合d、q轴给定电流的展开式和d、q轴给定电压和电流的约束条件，以及得到的逆变器目标功率，利用Matlab离线计算逆变器目标功率方程，得到d、q轴给定电流的样本数据；
所述BP神经网络单元具体用于，
在Matlab软件中构建只有一个隐含层，且隐含层神经元个数为12的BP神经网络；
导入d、q轴给定电流的样本数据，并进行归一化处理；
设置训练算法为LM算法，并根据归一化处理后的d、q轴给定电流的样本数据对BP神经网络进行训练，得到训练好的BP神经网络；
计算训练好的BP神经网络，得到d、q轴给定电流。
7.一种无电解电容单相输入变频驱动控制系统，其特征在于：包括电源电路、整流器、薄膜电容、永磁同步电机、逆变器以及如权利要求4至6任一项所述的一种无电解电容变频驱动控制系统，
电源电路，其用于为整流器提供单相交流电；
整流器，其用于将单相交流电整流成直流电，并为逆变器供电；
无电解电容变频驱动控制系统，其用于采集永磁同步电机转子的实时转速、实时位置和给定转速；还用于采集电源电路中电源的电压、直流母线侧电压；并根据永磁同步电机转子的实时转速、实时位置和给定转速，以及电源电路中电源的电压和直流母线侧电压对逆变器进行脉宽调制；
逆变器，其用于控制永磁同步电机；
薄膜电容的两端分别连接所述整流器的两个输出端上，其用于吸收因逆变器开关管的开关产生的高次谐波。
8.根据权利要求7所述的一种无电解电容单相输入变频驱动控制系统，其特征在于：所述整流器为单相不控整流器，所述逆变器为三相电压型逆变器。
CN201810840785.1A 2018-07-27 2018-07-27 一种无电解电容变频驱动控制方法及系统 Active CN108923720B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810840785.1A CN108923720B (zh) 2018-07-27 2018-07-27 一种无电解电容变频驱动控制方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810840785.1A CN108923720B (zh) 2018-07-27 2018-07-27 一种无电解电容变频驱动控制方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108923720A CN108923720A (zh) 2018-11-30
CN108923720B true CN108923720B (zh) 2020-07-28

Family

ID=64417215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810840785.1A Active CN108923720B (zh) 2018-07-27 2018-07-27 一种无电解电容变频驱动控制方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108923720B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109728735B (zh) * 2019-01-02 2021-11-02 广东美的暖通设备有限公司 三相无电解电容变频器主电路、确定方法和变频器
CN112564068B (zh) * 2020-11-23 2023-09-22 佛山市顺德区美的电子科技有限公司 保护控制方法与装置、存储介质、控制器、设备
CN113098364B (zh) * 2021-03-25 2022-07-12 西安交通大学 无电解电容永磁同步电机的阻尼控制方法及系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102710206A (zh) * 2012-06-18 2012-10-03 浙江大学 一种变速永磁交流发电机系统及其双端口稳压控制方法
CN102843088A (zh) * 2012-08-29 2012-12-26 曹秉刚 基于模糊滑模和神经网络的永磁同步电机复合控制系统
CN103532448A (zh) * 2013-10-23 2014-01-22 东南大学 一种电动汽车驱动系统的控制方法
CN104378038A (zh) * 2014-11-18 2015-02-25 东华大学 基于人工神经网络的永磁同步电机参数辨识方法
CN104993763A (zh) * 2015-06-26 2015-10-21 华中科技大学 一种无电解电容变频驱动控制系统及控制方法
CN105162381A (zh) * 2015-08-24 2015-12-16 华中科技大学 基于pr调节的无电解电容变频驱动控制系统及控制方法
CN105904996A (zh) * 2016-04-22 2016-08-31 北京新能源汽车股份有限公司 电动汽车及其永磁同步电机的电流环控制方法和装置
CN106788115A (zh) * 2017-01-24 2017-05-31 南京航空航天大学 基于无电解电容逆变器的变频驱动控制系统及控制方法
CN107579689A (zh) * 2017-08-28 2018-01-12 南京理工大学 一种基于pid神经网络控制器的超高速永磁同步电机转速控制方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10367437B2 (en) * 2017-01-26 2019-07-30 The Board Of Trustees Of The University Of Alabama Systems, methods and devices for approximate dynamic programming vector controllers for operation of IPM motors in linear and over modulation regions

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102710206A (zh) * 2012-06-18 2012-10-03 浙江大学 一种变速永磁交流发电机系统及其双端口稳压控制方法
CN102843088A (zh) * 2012-08-29 2012-12-26 曹秉刚 基于模糊滑模和神经网络的永磁同步电机复合控制系统
CN103532448A (zh) * 2013-10-23 2014-01-22 东南大学 一种电动汽车驱动系统的控制方法
CN104378038A (zh) * 2014-11-18 2015-02-25 东华大学 基于人工神经网络的永磁同步电机参数辨识方法
CN104993763A (zh) * 2015-06-26 2015-10-21 华中科技大学 一种无电解电容变频驱动控制系统及控制方法
CN105162381A (zh) * 2015-08-24 2015-12-16 华中科技大学 基于pr调节的无电解电容变频驱动控制系统及控制方法
CN105904996A (zh) * 2016-04-22 2016-08-31 北京新能源汽车股份有限公司 电动汽车及其永磁同步电机的电流环控制方法和装置
CN106788115A (zh) * 2017-01-24 2017-05-31 南京航空航天大学 基于无电解电容逆变器的变频驱动控制系统及控制方法
CN107579689A (zh) * 2017-08-28 2018-01-12 南京理工大学 一种基于pid神经网络控制器的超高速永磁同步电机转速控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108923720A (zh) 2018-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106788115B (zh) 基于无电解电容逆变器的变频驱动控制系统及控制方法
CN105162381B (zh) 基于pr调节的无电解电容变频驱动控制系统及控制方法
CN104993763B (zh) 一种无电解电容变频驱动控制系统及控制方法
CN106330039B (zh) 一种小容量薄膜电容变频器系统的永磁同步电机控制算法
CN105577060B (zh) 一种减少直流侧电容的交流电机驱动控制系统及控制方法
CN102710188B (zh) 一种无刷直流电机的直接转矩控制方法和装置
CN105515354B (zh) 用于控制压缩机的方法，装置和系统
CN107017811B (zh) 用于无电解电容电机驱动系统的永磁电机控制器及方法
CN108923720B (zh) 一种无电解电容变频驱动控制方法及系统
CN106655947A (zh) 一种提高小容量直流母线电容电压暂态稳定性的永磁同步电机控制算法
CN108832823A (zh) 一种基于自抗扰控制的单相pwm整流器动态性能优化控制方法
CN105119536B (zh) 一种电机驱动器拓扑及其控制方法
CN106788048A (zh) 基于无电解电容逆变器的无刷直流电机控制系统及控制方法
CN101106279A (zh) 直驱式永磁同步风力发电机并网与功率调节系统及其方法
CN110513846B (zh) 一种无电解电容空调压缩机控制方法
CN102035216A (zh) 发电机与矩阵变换器组合的并网控制方法及装置
CN107659236A (zh) 一种功率变换控制方法及装置
CN107147346A (zh) 功率变换控制装置
CN109004849A (zh) 一种电动伺服加载系统用pwm整流器快速响应控制方法
CN109494799B (zh) 基于开绕组结构的永磁同步发电机直接并网系统及其控制方法
CN102170239B (zh) 无电网电压传感器同步pwm整流器矢量控制方法
CN205622493U (zh) 用于控制压缩机的系统和压缩机
CN105958525B (zh) 一种永磁风力发电系统的pwm并网逆变器控制方法
CN115378332B (zh) 一种无电解电容永磁同步电机控制方法
CN107769594B (zh) 一种单相脉冲整流器电流内环控制器的优化方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant