CN112398400A - 三相电机电流限制方法及其装置 - Google Patents

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陈伟
李武君
成爱军
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Abstract

一种三相电机电流限制方法，属于电机控制技术领域，包括以下步骤：根据三相电机的实际运行电流计算三相电机的电流幅值和电流角度；根据给定的电流限制值与电流幅值之差计算补偿电压；根据电流角度，计算补偿电压在dq坐标系下的d轴补偿电压分量ud_comp和q轴补偿电压分量uq_comp或者是在αβ坐标系下的α轴补偿电压分量uα_comp和β轴补偿电压分量uβ_comp；在d轴输出电压和q轴输出电压中分别加入ud_comp和uq_comp，或者是在α轴输出电压和β轴输出电压uβ_comp中分别加入uα_comp和uβ_comp。本发明还公开了一种三相电机电流限制装置。本发明能够限制三相电机的电流。

Description

三相电机电流限制方法及其装置
技术领域
本发明涉及电机控制技术，尤其涉及三相电机的电流限制方法及其装置。
背景技术
三相电机控制方式有很多种，比如矢量控制、VF控制等等。当电机加速度过大，或者出现剧烈振动时，可能出现电流过大的情况。为了保护电机以及驱动器，通常需要对电机电流进行限制，防止因为电流过大而对电机或电机驱动器造成损坏。
采用矢量控制驱动电机时，会对电流进行闭环控制，只要对电流给定值进行限制，就可以达到限制电流的目的。而采用VF控制时一般不会对电流进行闭环控制，当电流过大时，就无法对电流进行限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种三相电机电流限制方法，其能够限制三相电机的电流，防止因电流过大而造成电机和电机驱动器的损坏，该方法适用于VF控制模式。
本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种三相电机电流限制装置。
根据本发明实施例的三相电机电流限制方法，包括以下步骤：
根据三相电机的实际运行电流计算三相电机的电流幅值Imag和电流角度θI；
根据给定的电流限制值Ilimit与电流幅值Imag之差计算补偿电压ucomp；
根据电流角度θI，计算补偿电压ucomp在dq坐标系下的d轴补偿电压分量ud_comp和q轴补偿电压分量uq_comp或者是在αβ坐标系下的α轴补偿电压分量uα_comp和β轴补偿电压分量uβ_comp；
在d轴输出电压和q轴输出电压中分别加入d轴补偿电压分量ud_comp和q轴补偿电压分量uq_comp，或者是在α轴输出电压和β轴输出电压中分别加入α轴补偿电压分量uα_comp和β轴补偿电压分量uβ_comp。
本发明还提供了一种三相电机电流限制装置，包括：存储器，用于存储程序；处理器，用于加载所述程序以执行上述的三相电机电流限制方法。
本发明至少具有以下优点：
1、根据本发明实施例的三相电机电流限制方法及其装置通过对电流幅值进行限制，可防止因电流过大而造成电机和电机驱动器的损坏，达到了保护电机以及电机驱动器的目的；
2、根据本发明实施例的三相电机电流限制方法适用于VF控制模式。
附图说明
图1示出了根据本发明第一实施例的三相电机电流限制方法的流程示意图。
图2示出了根据本发明第二实施例的三相电机电流限制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做出进一步说明。
图1示出了根据本发明第一实施例的三相电机电流限制方法的流程示意图。在第一实施例中，该三相电机电流限制方法是在dq坐标系(同步旋转坐标系)下实现。根据本发明第一实施例的三相电机电流限制方法，包括以下步骤：
S101、根据三相电机的d轴实际电流id和q轴实际电流iq计算电流幅值Imag和电流角度θI:
Figure BDA0002679053060000021
Figure BDA0002679053060000022
上述的d轴实际电流id和q轴实际电流iq可通过将电流传感器采样得到的三相电机的三相电流进行坐标变换后获得。
S102、根据电流幅值Imag和给定的电流限制值Ilimit计算补偿电压ucomp。
将电流限制值Ilimit减去电流幅值Imag，得到的差值输入到PI调节器，PI调节器的输出即为补偿电压ucomp。PI调节器输出的上限值为零，其传递函数如下所示：
Figure BDA0002679053060000031
其中，Kp为PI调节器的比例增益，Ki为PI调节器的积分增益，s为拉普拉斯算子。
S103、根据电流角度θI，计算补偿电压ucomp在dq坐标系下的d轴补偿电压分量ud_comp和q轴补偿电压分量uq_comp：
根据下式计算d轴补偿电压分量ud_comp和q轴补偿电压分量uq_comp：
Figure BDA0002679053060000032
S104、将d轴补偿电压分量ud_comp和q轴补偿电压分量uq_comp分别叠加到d轴输出电压和q轴输出电压，以使电流幅值Imag不会超过给定的电流限制值Ilimit，实现电流限制。下式中，ud0和uq0分别为补偿前的d轴输出电压和q轴输出电压，ud和uq分别为补偿后的d轴输出电压和q轴输出电压，也就是实际输出的d轴输出电压和q轴输出电压。
Figure BDA0002679053060000033
根据ud和uq通过坐标变换得到实际输出的α轴输出电压和β轴输出电压，根据实际输出的α轴输出电压和β轴输出电压生成PWM控制信号控制逆变器，驱动三相电机运行。
图2示出了根据本发明第二实施例的三相电机电流限制方法的流程示意图。在第二实施例中，该三相电机电流限制方法是在αβ坐标系(两相静止坐标系)下实现。根据本发明第二实施例的三相电机电流限制方法，包括以下步骤：
S201、根据三相电机的α轴实际电流iα和β轴实际电流iβ计算电流幅值Imag和电流角度θI：
Figure BDA0002679053060000034
Figure BDA0002679053060000041
上述的α轴实际电流iα和β轴实际电流iβ可通过将电流传感器采样得到的三相电机的三相电流进行坐标变换后获得。
S202、根据电流幅值Imag和给定的电流限制值Ilimit计算补偿电压ucomp。
将电流限制值Ilimit减去电流幅值Imag，得到的差值输入到PI调节器，PI调节器的输出即为补偿电压ucomp。PI调节器输出的上限值为零，其传递函数如下所示：
Figure BDA0002679053060000042
其中，Kp为PI调节器的比例增益，Ki为PI调节器的积分增益，s为拉普拉斯算子。
S203、根据电流角度θI，计算补偿电压ucomp在αβ坐标系下的α轴补偿电压分量uα_comp和β轴补偿电压分量uβ_comp。
根据下式计算α轴补偿电压uα_comp和β轴补偿电压uβ_comp：
Figure BDA0002679053060000043
S204、将α轴补偿电压uα_comp和β轴补偿电压uβ_comp分别叠加到α轴输出电压和β轴输出电压，以使电流幅值Imag不会超过给定的电流限制值Ilimit，实现电流限制。下式中，uα0和uβ0分别为补偿前的α轴输出电压和β轴输出电压，uα和uβ分别为补偿后的α轴输出电压和β轴输出电压，也就是实际输出的α轴输出电压和β轴输出电压。
Figure BDA0002679053060000044
根据实际输出的α轴输出电压uα和β轴输出电压uβ生成PWM控制信号控制逆变器，驱动三相电机运行。
本发明的又一实施例还提供了一种三相电机电流限制装置，包括存储器和处理器。存储器用于存储程序；处理器用于加载所述程序以执行三相电机电流限制方法，该三相电机电流限制方法包括以下步骤：
根据三相电机的实际运行电流计算三相电机的电流幅值Imag和电流角度θI；
根据给定的电流限制值Ilimit与电流幅值Imag之差计算补偿电压ucomp；
根据电流角度θI，计算补偿电压ucomp在dq坐标系下的d轴补偿电压分量ud_comp和q轴补偿电压分量uq_comp或者是在αβ坐标系下的α轴补偿电压分量uα_comp和β轴补偿电压分量uβ_comp；
在d轴输出电压和q轴输出电压中分别加入d轴补偿电压分量ud_comp和q轴补偿电压分量uq_comp，或者是在α轴输出电压和β轴输出电压中分别加入α轴补偿电压分量uα_comp和β轴补偿电压分量uβ_comp。
根据本发明实施例的三相电机电流限制方法及其装置能够限制三相电机的电流，使其不超过给定的电流限制值，防止因电流过大而造成电机和电机驱动器的损坏，该方法适用于VF控制模式。

Claims (7)

1.一种三相电机电流限制方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据三相电机的实际运行电流计算三相电机的电流幅值Imag和电流角度θI；
根据给定的电流限制值Ilimit与电流幅值Imag之差计算补偿电压ucomp；
根据电流角度θI，计算补偿电压ucomp在dq坐标系下的d轴补偿电压分量ud_comp和q轴补偿电压分量uq_comp或者是在αβ坐标系下的α轴补偿电压分量uα_comp和β轴补偿电压分量uβ_comp；
在d轴输出电压和q轴输出电压中分别加入d轴补偿电压分量ud_comp和q轴补偿电压分量uq_comp，或者是在α轴输出电压和β轴输出电压中分别加入α轴补偿电压分量uα_comp和β轴补偿电压分量uβ_comp。
2.如权利要求1所述的一种三相电机电流限制方法，其特征在于，根据三相电机的d轴实际电流id和q轴实际电流iq计算电流幅值Imag和电流角度θI：
Figure FDA0002679053050000011
Figure FDA0002679053050000012
3.如权利要求1或2所述的一种三相电机电流限制方法，其特征在于，根据下式计算d轴补偿电压分量ud_comp和q轴补偿电压分量uq_comp：
Figure FDA0002679053050000013
4.如权利要求1所述的一种三相电机电流限制方法，其特征在于，根据三相电机的α轴实际电流iα和β轴实际电流iβ计算电流幅值Imag和电流角度θI：
Figure FDA0002679053050000014
Figure FDA0002679053050000015
5.如权利要求1或4所述的一种三相电机电流限制方法，其特征在于，根据下式计算α轴补偿电压分量uα_comp和β轴补偿电压分量uβ_comp：
Figure FDA0002679053050000021
6.如权利要求1所述的一种三相电机电流限制方法，其特征在于，将给定的电流限制值Ilimit与电流幅值Imag之差进行PI运算，得到补偿电压ucomp。
7.一种三相电机电流限制装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于加载所述程序以执行如权利要求1至6中任何一项所述的三相电机电流限制方法。
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