CN114244235B - 一种永磁同步电机矢量控制系统的过电压抑制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机矢量控制系统的过电压抑制方法。设置过电压抑制单元，当母线电压大于抑制阈值，由转速闭环控制切换为电流闭环控制；过电压抑制单元以母线电压为输入、经线性计算，输出直轴电流给定；设置过电压抑制系数，控制过电压抑制的强度，通过系数调整，达到最佳抑制效果。相比普通的永磁同步电机矢量控制系统具有以下优点：能够有效预防系统过电压的发生，提高了系统的可靠性。

Description

一种永磁同步电机矢量控制系统的过电压抑制方法
技术领域
本发明属于交流电机传动技术领域，涉及永磁同步电机矢量控制控制方法，具体涉及一种永磁同步电机矢量控制系统的过电压抑制方法。
背景技术
永磁同步电机具有高效节能、快响应和高精度的优点，通常采用矢量控制方法，永磁同步电机矢量控制系统如各种类型的驱动器，广泛应用于数控机床、电梯、液压系统、电动汽车等领域。
常见的以三相交流电源供电的驱动器，待机状态下直流母线电压在560V左右。在永磁同步电机的运行过程中，如果要求反方向运行，驱动器会控制电机磁场反方向旋转，但是在惯性的作用下，电机仍会按原方向运行，此时电机向驱动器回馈能量，导致直流母线电压上升。尤其在大惯性负载的场合下，母线电压有可能冲击到近800V。
驱动器过电压危害到电机绝缘和直流滤波电容器的寿命，如果发生过电压，驱动器通常会报警、并停机，停机破坏了电机工作的连续性，甚至造成经济损失。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种永磁同步电机矢量控制系统的过电压抑制方法，设置过电压抑制单元，当母线电压达到抑制阈值，系统由转速闭环控制切换为电流闭环控制，产生负向直轴电流削弱磁场、减小反电势，并消耗多余电能，降低母线电压。设置过电压抑制系数，控制过电压抑制的强度，通过系数调整，达到最佳抑制效果。
一种永磁同步电机矢量控制系统的过电压抑制方法，具体包括以下步骤：
步骤1：设置过电压抑制阈值和过电压抑制系数，过电压抑制阈值作为过电压抑制单元启动信号，过电压抑制系数用于控制过电压抑制强度。
步骤2：电机运行过程中，若母线电压值小于过电压抑制阈值，直轴电流给定idr＝0，交轴电流给定为转速调节器输出；当母线电压值大于过电压抑制阈值，系统由转速闭环控制切换为电流闭环控制，同时，将转速调节器积分项清零，进入步骤3。
步骤3：启动过电压抑制单元，以检测到的母线电压为输入，计算直轴电流给定：
Figure BDA0003432765050000011
式中，in为额定电流值，k为过电压抑制系数，udc为母线电压值，vad为过电压抑制阈值，vov为母线电压极值。
同时，将交轴电流给定iqr设为零。
步骤4：待直流母线电压低于过电压抑制阈值，重新切换回转速闭环控制，返回步骤2。
本发明具有以下有益效果：
当母线电压值大于抑制阈值时，由转速闭环控制切换为电流闭环控制，启动过电压抑制单元，根据母线电压值线性计算直轴电流给定值、并将交轴电流给定值设为零，通过削弱磁场使电机反电势迅速下降、并且通过产生直轴电流消耗多余电能，使母线电压快速下降。与普通的永磁同步电机矢量控制系统相比，采用本申请方法的永磁同步电机矢量控制系统能够有效预防过电压的发生，提高了系统的可靠性。
附图说明
图1为实施例中永磁同步电机矢量控制系统结构图；
图2为实施例中具有过电压抑制的永磁同步电机矢量控制系统结构图；
图3为实施例中永磁同步电机矢量控制系统过电压抑制单元输出的直轴电流给定变化示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的解释说明：
图1为本实施例使用的永磁同步电机矢量控制系统结构图，包括三相永磁同步电机、电压源型逆变器、空间矢量PWM调制单元、电流检测与变换单元、直轴电流调节器、交轴电流调节器、转速调节器，位置和转速计算单元。
图2为本实施例使用的具有过电压抑制的永磁同步电机矢量控制系统结构图，过电压抑制单元以母线电压udc为输入、经线性计算，输出直轴电流给定，交轴电流给定为零。
一种永磁同步电机矢量控制系统的过电压抑制方法，具体包括以下步骤：
步骤1：设置过电压抑制阈值vad＝680V，过电压抑制系数k＝2.0，过电压抑制阈值作为过电压抑制单元启动信号，过电压抑制系数用于控制过电压抑制强度。
步骤2：电机运行过程中，若母线电压值小于过电压抑制阈值，直轴电流给定idr＝0，交轴电流给定为转速调节器输出；当母线电压值大于过电压抑制阈值，系统由转速闭环控制切换为电流闭环控制，同时，将转速调节器积分项清零，进入步骤3。
步骤3：启动过电压抑制单元，以检测到的母线电压为输入，计算直轴电流给定：
Figure BDA0003432765050000021
式中，in为额定电流值，udc为母线电压值，vov为母线电压极值，取为800V。过电压抑制单元输出的直轴电流给定变化示意图如图3所示，其中横坐标变量为母线电压，纵坐标变量为直轴电流给定。
同时，将交轴电流给定iqr设为零。
步骤4：待直流母线电压低于过电压抑制阈值，重新切换回转速闭环控制，返回步骤2。

Claims (2)

1.一种永磁同步电机矢量控制系统的过电压抑制方法，其特征在于：设置过电压抑制单元，设置过电压抑制阈值和过电压抑制系数；检测驱动器母线电压值，当母线电压值大于过电压抑制阈值时，由转速闭环控制切换为电流闭环控制，并启动过电压抑制单元；过电压抑制单元根据母线电压值线性计算直轴电流给定值，产生负向直轴电流削弱磁场、减小反电势并消耗多余电能；具体包括以下步骤：
步骤1：设置过电压抑制阈值和过电压抑制系数，过电压抑制阈值作为过电压抑制单元启动信号，过电压抑制系数用于控制过电压抑制强度；
步骤2：电机运行过程中，当母线电压值小于过电压抑制阈值，直轴电流给定idr＝0，交轴电流给定为转速调节器输出；当母线电压值大于过电压抑制阈值，系统由转速闭环控制切换为电流闭环控制，同时，将转速调节器积分项清零，进入步骤3；
步骤3：将交轴电流给定iqr设为零，同时启动过电压抑制单元，以检测到的母线电压为输入，计算直轴电流给定：
Figure FDA0003742373580000011
式中，in为额定电流值，k为过电压抑制系数，udc为母线电压值，vad为过电压抑制阈值，vov为母线电压极值；
步骤4：待直流母线电压低于过电压抑制阈值，重新切换回转速闭环控制，返回步骤2。
2.如权利要求1所述一种永磁同步电机矢量控制系统的过电压抑制方法，其特征在于：设置过电压抑制阈值vad＝680V，过电压抑制系数k＝2.0。
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Application publication date: 20220325

Assignee: Hangzhou Silicon Mountain Power Technology Co.,Ltd.

Assignor: HANGZHOU DIANZI University

Contract record no.: X2023330000888

Denomination of invention: An Overvoltage Suppression Method for Permanent Magnet Synchronous Motor Vector Control System

Granted publication date: 20221108

License type: Common License

Record date: 20231129