CN203984293U - 基于多阶滞环的永磁同步电机矢量控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于多阶滞环的永磁同步电机矢量控制系统，包括永磁同步电机，还包括：速度控制器，Clarke变换模块，park逆变换模块，多阶滞环比较器，三相逆变器，转速角度测量模块。采用多阶滞环比较器进行电流跟踪控制，能在降低开关器件开关频率的同时，使电流快速收敛至误差域内，有效地降低了开关器件的损耗，进一步使系统具有较强的系统鲁棒性和快速响应性。
Description
技术领域：
本实用新型属于交流电机控制技术领域，具体是涉及一种基于多阶滞环的永磁同步电机矢量控制系统。
背景技术：
21世纪以来，全世界不仅面临着石油危机问题,而且严重的环境污染问题也接踵而至。汽车尾气的排放成为大气污染、温室效应形成的一个重要原因,威胁着人类的生存。在这样的环境下,发展零排放、新能源汽车得到了全世界人们的重视。电机驱动控制系统是电动汽车的核心技术之一，要使电动汽车具有良好的性能，则必须提高电机工作的稳定性和控制性能。
永磁同步电机本身就是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，因此很难对这样一个复杂的系统进行精确的目标化控制。20世纪70年代初，德国学者F.Blaschke 等人提出了矢量控制原理，针对交流电机这个强耦合的控制对象，采用参数重构的现代控制理论来解耦，进行矢量变换，仿照直流调速原理，使交流调速系统的动、静态性能达到直流调速的水平。
要控制电机归根结底是要对其产生的电磁转矩进行控制，而其电磁转矩的大小完全决定于定子电流的幅值和相位。也就是说电磁转矩的响应速度取决于定子电流的跟踪能力。现有的电流跟踪控制方法主要有SPWM、滞环电流控制、SVPWM等。这些方法各有优缺点，其中滞环电流控制具有响应速度快、稳定性好、自然限制峰值电流等优点，但是其开关频率随电流变化率变化而波动，造成开关损耗比较大。
实用新型内容：
为了解决现有方法存在的问题，本实用新型提出了一种基于多阶滞环的永磁同步电机矢量控制系统，旨在提高电流响应速度，减少电流谐波，以使电机能根据指令快速响应，并且也能有效的减少转矩脉动。
本实用新型采用的技术方案为：一种基于多阶滞环的永磁同步电机矢量控制系统，包括永磁同步电机，还包括：速度控制器，将给定速度与实际测得的速度之差转化成q轴指令电流；Clarke变换模块，将永磁同步电机的三相静止电流变换到两相静止坐标系下的电流；park逆变换模块，将两相旋转指令电流变换到两相静止坐标系下的电流；多阶滞环比较器，将两相静止坐标系下的电流差值输入，输出六路PWM波，用于驱动三相逆变器单元；三相逆变器，根据输入的六路PWM波产生三相电压，以驱动永磁同步电机；转速角度测量模块，用于测量转速和角度。
进一步，所述多阶滞环比较器对轴分别使用四阶和三阶滞环比较器。
本实用新型产生的有益效果是：采用了多阶滞环比较器进行电流跟踪控制，能在降低开关器件开关频率的同时，使电流快速收敛至误差域内，有效地降低了开关器件的损耗，进一步使系统具有较强的系统鲁棒性和快速响应性。
附图说明：
图1是本实用新型的控制方法原理图；
图2是本实用新型中的多阶滞环比较器的原理图；
图3是开关矢量表。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
如图一所示，一种基于多阶滞环的永磁同步电机矢量控制系统，该系统采用闭环控制，主要包括速度控制器1、park逆变换模块2、多阶滞环比较器3、三相逆变器4、Clarke变换模块5、转速角度测量模块6和永磁同步电机7。
在系统进行工作时，整个系统采用直流供电，输入的直流电首先会使系统产生一个初始的PWM信号驱动三相逆变器4进行工作，三相逆变器4将直流电转换成交流电，用于驱动永磁同步电机7进行工作。
在永磁同步电机7工作的同时，转速角度测量模块6会采集永磁同步电机7的转速和旋转角度，clarke变换模块5会采集三相电流。采集到的永磁同步电机7的转速将输入到速度控制器1前端中，速度控制器1前端会将永磁同步电机7的实时转速与设定转速进行比较，并将其差值输入到速度控制器1进行计算。与此同时，通过转速角度测量模块6采集到的电机的旋转角度，通过Park逆变换模块2，将两相的旋转指令电流变换成两相静止坐标系下的电流。从三相逆变器4采集到的三相静止电流经过clarke变换模块5得到两相静止坐标系下的电流。
速度控制器1将给定速度与实际测得的速度之差转化成两相静止坐标系上的q轴指令电流，d轴电流一般取0，并将其输入到Park逆变换模块2就能得到两相静止坐标系电流。将Park逆变换模块2得到的两相静止坐标系电流和clarke变换模块5得到的两相静止坐标系电流进行求和差值后输入到多阶滞环比较器3中，以产生合适的PWM信号驱动电机转动。
多阶滞环比较器3的输入是指令电流和实测电流的差值，将得到的差值进行多阶滞环比较，通过开关矢量表确定六个开关的通断情况，如图三所示。通过滞环的方式，电流误差被限定在一个误差域内，一旦电流矢量碰到的滞环边界，则相应分量的滞环比较器就会跳转到下一个滞环宽度运行，相应的也会选择最优的开关矢量来使电流误差减小。
多阶滞环比较器3输出的是六路PWM波，通过六路PWM波来驱动三相逆变器4，三相逆变器4再根据输入的六路PWM波产生三相电压，驱动永磁同步电机7转动。
如图二所示，多阶滞环比较器3分别使用四阶和三阶滞环比较器，这个四阶和三阶是根据逆变器输出的六个非零电压矢量经过Clarke变换得到的。采用Clarke变换后，对于q轴有四个电压矢量，对于d轴有三个电压矢量，然后根据分解后的矢量，分别采用一个四阶和一个三阶的滞环比较器。
另外，多阶滞环比较器3的滞环宽度取决于电流控制精度的需要，具体可根据开关器件的性能和永磁同步电机7的控制要求通过实验或者仿真确定。
Claims (2)
1.一种基于多阶滞环的永磁同步电机矢量控制系统，包括永磁同步电机，其特征在于：还包括速度控制器，将给定速度与实际测得的速度之差转化成q轴指令电流；Clarke变换模块，将永磁同步电机的三相静止电流变换到两相静止坐标系下的电流；park逆变换模块，将两相旋转指令电流变换到两相静止坐标系下的电流；多阶滞环比较器，将两相静止坐标系下的电流差值输入，输出六路PWM波，用于驱动三相逆变器单元；三相逆变器，根据输入的六路PWM波产生三相电压，以驱动永磁同步电机；转速角度测量模块，用于测量永磁同步电机的转速和角度。
2.根据权利要求1所述的一种基于多阶滞环的永磁同步电机矢量控制系统，其特征在于：所述多阶滞环比较器对轴分别使用四阶和三阶滞环比较器。
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| CN201420348435.0U CN203984293U (zh) | 2014-06-27 | 2014-06-27 | 基于多阶滞环的永磁同步电机矢量控制系统 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN201420348435.0U Expired - Lifetime CN203984293U (zh) | 2014-06-27 | 2014-06-27 | 基于多阶滞环的永磁同步电机矢量控制系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN104113255A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-10-22 | 三门峡速达交通节能科技股份有限公司 | 基于多阶滞环的永磁同步电机矢量控制系统和方法 |
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2014
- 2014-06-27 CN CN201420348435.0U patent/CN203984293U/zh not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN104113255A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-10-22 | 三门峡速达交通节能科技股份有限公司 | 基于多阶滞环的永磁同步电机矢量控制系统和方法 |
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