CN109639190A - 一种用于提高电机扭矩的控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于提高电机扭矩的控制系统及其控制方法，旨在提供一种可实现高精度控制且能有有效提高电机扭矩的控制系统及其控制，其技术方案要点是包括变频控制单元，变频控制单元包括SVPWM信号模块、逆变器模块、V/F曲线模块、两个电流传感器模块、电流信号变换模块、无功功率计算模块、加法器模块和比例器模块，还包括数据处理模块、转子转速传感模块、转子初始位置检测模块、扭矩传感模块和PID调节模块，转子转速传感模块、转子初始位置检测模块和扭矩传感模块的输出端均与数据处理模块的输入端连接，数据处理模块与加法器模块之间通过PID调节模块连接，本发明适用于电机控制技术领域。

Description

一种用于提高电机扭矩的控制系统及其控制方法
技术领域
本发明属于电机控制技术领域，特指一种用于提高电机扭矩的控制系统及其控制方法。
背景技术
变频器对电机供电时，其频率和电压均能调节，为了对电机的转距和速度进行最佳的控制，提高电机扭矩，必须保持电机的磁通恒定。如申请号2012200031754所公开的内容，其已经实现了磁通的精确控制，但在实际使用中，电机运转过程中一些参数的瞬时变化，往往会影响磁通的恒定，造成磁通最终还是存在一些误差。
发明内容
本发明的目的是提供一种可实现高精度控制且能有有效提高电机扭矩的控制系统及其控制。
本发明的目的是这样实现的：一种用于提高电机扭矩的控制系统，包括变频控制单元，变频控制单元包括SVPWM信号模块、逆变器模块、V/F曲线模块、两个电流传感器模块、电流信号变换模块、无功功率计算模块、加法器模块和比例器模块，所述SVPWM信号模块的六路输出端和逆变器模块的六个控制端子连接，所述两个电流传感器模块分别与逆变器模块的U相和V相连接，电流信号变换模块的输出端和SVPWM信号模块的电压输出端分别连接无功功率计算模块，所述无功功率计算模块的输出端和比例器模块连接，所述比例器模块的输出端和V/F曲线模块的输出端分别连接加法器模块的两个输入端子，所述加法器模块的输出端连接SVPWM信号模块的输入端，其特征在于：还包括数据处理模块、转子转速传感模块、转子初始位置检测模块、扭矩传感模块和PID调节模块，转子转速传感模块、转子初始位置检测模块和扭矩传感模块的输出端均与数据处理模块的输入端连接，数据处理模块与加法器模块之间通过PID调节模块连接。
本发明进一步设置为：所述转子初始位置检测模块是通过基于缠绕在定子上的三相线圈中检测到的电流的量估计转子的初始位置。
一种用于提高电机扭矩的控制方法，包括以下步骤：
通过转子转速传感模块检测转子的转速，经过信号调理反馈至数据处理模块；通过转子初始位置检测模块检测转子的转速，经过信号调理反馈至数据处理模块；通过扭矩传感模块检测电机扭矩，经过信号调理反馈至数据处理模块；
数据处理模块将转子转速信号、转子初始位置信号和扭矩信号输送至PID调节模块中，通过与PID台阶模块中预设的转速、初始位置及扭矩值进行比较，通过运算电路运算后输出补偿电压V补，补偿电压V补送至加法器模块补偿后，输出最终给定值Vset并送入SVPWM信号模块，产生SVPWM输出信号。
通过采用上述技术方案起到的技术效果是：通过对永磁同步电机实时获取转子位置和转速，进行实时计算调节，提高对变频器磁通的高精度控制，提高电机扭矩。
附图说明
图1是本发明控制系统的结构框图；
具体实施方式
下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1：
一种用于提高电机扭矩的控制系统，包括变频控制单元，变频控制单元包括SVPWM信号模块、逆变器模块、V/F曲线模块、两个电流传感器模块、电流信号变换模块、无功功率计算模块、加法器模块和比例器模块，所述SVPWM信号模块的六路输出端和逆变器模块的六个控制端子连接，所述两个电流传感器模块分别与逆变器模块的U相和V相连接，电流信号变换模块的输出端和SVPWM信号模块的电压输出端分别连接无功功率计算模块，所述无功功率计算模块的输出端和比例器模块连接，所述比例器模块的输出端和V/F曲线模块的输出端分别连接加法器模块的两个输入端子，所述加法器模块的输出端连接SVPWM信号模块的输入端，其特征在于：还包括数据处理模块、转子转速传感模块、转子初始位置检测模块、扭矩传感模块和PID调节模块，转子转速传感模块、转子初始位置检测模块和扭矩传感模块的输出端均与数据处理模块的输入端连接，数据处理模块与加法器模块之间通过PID调节模块连接。
所述转子初始位置检测模块是通过基于缠绕在定子上的三相线圈中检测到的电流的量估计转子的初始位置。
一种用于提高电机扭矩的控制方法，具体包括以下步骤：
a.由V/F曲线模块得到当前运行频率Frun,根据公式E1＝Frun*Vb/Fb,计算出参考输出电压E1并计算出电压Valfs和Vbeta分量。
b.通过两个电流传感器模块对逆变器模块的U相电流信号Iu和V相电流信号Iv采样。
c.将两个电流传感器模块的采样值送到电流信号变换模块，得到电流Ialfa和Ibeta分量。
d.将SVPWM信号模块的输出电压Valfa，Vbeta分量和电流Ialfa，Ibeta分量送入无功功率计算模块，通过无功功率计算模块得到无功功率Qx。
e.无功功率Qx送入比例器模块，得到正比于磁通分量的电压值V^。
f.通过转子转速传感模块检测转子的转速，经过信号调理反馈至数据处理模块；通过转子初始位置检测模块检测转子的转速，经过信号调理反馈至数据处理模块；通过扭矩传感模块检测电机扭矩，经过信号调理反馈至数据处理模块；
数据处理模块将转子转速信号、转子初始位置信号和扭矩信号输送至PID调节模块中，通过与PID台阶模块中预设的转速、初始位置及扭矩值进行比较，通过运算电路运算后输出补偿电压V补；
比例器模块的输出V^和PID调节模块输出V补分别连接加法器模块的二个输入端子，加法器模块的输出既是补偿后的输出最终给定电压V输出电压(根据公式：V输出电压＝V^+V补)，并送入SVPWM信号模块，产生SVPWM输出信号，并和逆变器模块的六路输入连接控制变频器，实现磁通的恒定控制及精准控制。
步骤c中：采用如下公式；
Ialfa＝√3*Iu；
Ibeta＝Iu+2*Iv；
步骤d中：采用如下公式：
Qx＝(Vbeta*Ialfa-Valfa*Ibeta)/2
其中Qx为无功功率，Valfa,Vbeta为SVPWM信号模块中的
电压α轴和β轴分量，Ialfa,Ibeta为电流α轴和β轴分量。
步骤e中：比例器模块采用如下公式：
V^＝Frun*Vb/Fb+Qx*Frun。
通过对永磁同步电机实时获取转子位置和转速，进行实时计算调节，提高对变频器磁通的高精度控制，提高电机扭矩。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于提高电机扭矩的控制系统，包括变频控制单元，变频控制单元包括SVPWM信号模块、逆变器模块、V/F曲线模块、两个电流传感器模块、电流信号变换模块、无功功率计算模块、加法器模块和比例器模块，所述SVPWM信号模块的六路输出端和逆变器模块的六个控制端子连接，所述两个电流传感器模块分别与逆变器模块的U相和V相连接，电流信号变换模块的输出端和SVPWM信号模块的电压输出端分别连接无功功率计算模块，所述无功功率计算模块的输出端和比例器模块连接，所述比例器模块的输出端和V/F曲线模块的输出端分别连接加法器模块的两个输入端子，所述加法器模块的输出端连接SVPWM信号模块的输入端，其特征在于：还包括数据处理模块、转子转速传感模块、转子初始位置检测模块、扭矩传感模块和PID调节模块，转子转速传感模块、转子初始位置检测模块和扭矩传感模块的输出端均与数据处理模块的输入端连接，数据处理模块与加法器模块之间通过PID调节模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于提高电机扭矩的控制系统，其特征在于：所述转子初始位置检测模块是通过基于缠绕在定子上的三相线圈中检测到的电流的量估计转子的初始位置。
3.一种根据权利要求1-2任一所述的一种用于提高电机扭矩的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
通过转子转速传感模块检测转子的转速，经过信号调理反馈至数据处理模块；通过转子初始位置检测模块检测转子的转速，经过信号调理反馈至数据处理模块；通过扭矩传感模块检测电机扭矩，经过信号调理反馈至数据处理模块；
数据处理模块将转子转速信号、转子初始位置信号和扭矩信号输送至PID调节模块中，通过与PID台阶模块中预设的转速、初始位置及扭矩值进行比较，通过运算电路运算后输出补偿电压V补，补偿电压V补送至加法器模块补偿后，输出最终给定值V输出电压，并送入SVPWM信号模块，产生SVPWM输出信号。
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