CN205051619U - 一种永磁减速电机高效vf控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种永磁减速电机高效VF控制装置，包括电源，所述电源的输出端分别电连接第二开关和VF控制装置的输入端，所述VF控制装置的输出端电连接电压补偿模块的输入端，所述无功平衡电压补偿装置的输出端电连接第一开关的输入端，所述转速补偿装置的输入端电连接第二开关的输入端，且所述第二开关的输出端电连接转速检测器的输入端，所述转速检测器的输出端电连接电压补偿模块的输入端。这种基于电流反馈的电压补偿控制方式，可以使永磁减速电机高效VF控制装置始终运行于稳定状态，且在同样的电流幅值下可获得最大的输出转矩，方法无需坐标变化和转速、电流闭环，而且避免了矢量控制所需的转子位置，更易于实现。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机控制装置技术领域，具体为一种永磁减速电机高效VF控制装置。
背景技术
在直流电机、交流异步电机、交流同步电机三大电机形式中，永磁同步电机因其优良的性能和多样的结构，以及气隙磁密高、转矩脉动小、损耗小和效率高的特点，在工农业生产、日常生活、航空航天和国防等各个领域中均得到广泛应用。但是，永磁同步电机由于具有强耦合、非线性及多变量的特性，为获得较好的控制性能，需要采用复杂的控制算法，其控制系统复杂而昂贵。
永磁同步电机开始采用的是V/F控制方法，进行电机的开环速度控制，无需从电机端引入任何速度、位置或电压、电流反馈信号，控制电路简单。该控制系统的特点是易于实现、价格低廉，比恒定控制方式通用性强，但这种V/F开环控制系统不能实时获得电机的工作状态，无法通过精确控制来得到最佳的电磁转矩，故而速度动态特性响应差，电机的转矩利用效率低，控制参数还要根据负载变化做出相应的调整，特别是速度指令变化或者突加负载时由于定子电阻和逆变器开关延时的存在，系统容易会发生不稳定现象，使永磁同步电机失步或停止运转。为此，我提出一种永磁减速电机高效VF控制装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种永磁减速电机高效VF控制装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种永磁减速电机高效VF控制装置，包括电源，所述电源的输出端分别电连接第二开关和VF控制装置的输入端，所述VF控制装置的输出端电连接电压补偿模块的输入端，所述电压补偿模块的输出端分别电连接永磁同步电机和转换器的输入端，所述转换器的输出端分别电连接无功平衡电压补偿装置和转速补偿装置的输入端，所述无功平衡电压补偿装置的输出端电连接第一开关的输入端，所述转速补偿装置的输入端电连接第二开关的输入端，且所述第二开关的输出端电连接转速检测器的输入端，所述转速检测器的输出端电连接电压补偿模块的输入端。
优选的，所述电压补偿模块包括旋转电压矢量器，所述旋转电压矢量器的输出端电连接SVPWM调制器的输入端，所述SVPWM调制器的输出端电连接电压源型逆变器的输入端。
优选的，所述转速补偿装置包括HPF，所述HPF的输出端电连接K1的输入端。
优选的，所述VF控制装置包括操作面板，所述操作面板通过I/O接口电连接主控板，所述主控板通过驱动、保护电路电连接二极管AC/DC模块、制动电路和IGBTDC/AC模块，且所述二极管AC/DC模块电连接制动电路，所述制动电路电连接IGBTDC/AC模块，且所述IGBTDC/AC模块通过电流采样电路电连接主控板。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、该装置对已有的V/F开环控制方法进行了改进，通过控制无功功率恒定，形成两个稳定闭环来补偿定子电压幅值和转速，提高了控制系统的稳定性，使得电机在同样的电流幅值下可以得到最大的输出转矩。
2、该装置与以往的控制方法不同，它检测出永磁同步电机V/F开环控制运行时有功电流的变化量，通过高通滤波器滤波，再以比例环节进行速度补偿，提高了系统的稳定性；并根据无功功率平衡原理，通过比例增益控制电机的无功功率恒定，实现了定子电压补偿，可使系统始终运行在高效、稳定状态。
3、在永磁同步电机的恒压频比控制时，整个系统的控制信号来源于V/F曲线。为了满足电机在低频运行情况下的使用要求，在人为设定V/F曲线时，需要添加电压补偿功能，采用适当抬高定子电压Us的方法来近似地补偿电机定子阻抗上的压降，以保证电机起动时有足够的起动转矩。
4、V/F曲线设定应根据永磁同步电机不同的负载情况，选择最适合的电压补偿曲线，使V/F控制系统在整个调速范围内始终可以正常工作。
5、永磁同步电机无功电流的波动会引起气隙磁链的振荡，从而导致V/F控制系统在空载和轻载情况下运行不稳定，因此，可以从控制无功功率平衡来抑制系统振荡出发，通过对无功功率的平衡控制来确定对系统转速和定子电压的补偿设置。为解决V/F开环控制系统的转子振荡和重载失步等问题，对转速进行补偿，目的是保持系统稳定性。
6、转速补偿一个来自有功电流分量的反馈增益K1和一个高通滤波器。通过高通滤波器检测出有功电流iδ的快速变化量，在以比例环节K1进行补偿，可实现系统的稳定。
7、这种基于电流反馈的电压补偿控制方式，可以使永磁减速电机高效VF控制装置始终运行于稳定状态，且在同样的电流幅值下可获得最大的输出转矩，方法无需坐标变化和转速、电流闭环，而且避免了矢量控制所需的转子位置、转角观测器，更易于实现。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为VF控制装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种永磁减速电机高效VF控制装置，包括电源，电源的输出端分别电连接第二开关和VF控制装置的输入端，该装置对已有的V/F开环控制方法进行了改进，通过控制无功功率恒定，形成两个稳定闭环来补偿定子电压幅值和转速，提高了控制系统的稳定性，使得电机在同样的电流幅值下可以得到最大的输出转矩，VF控制装置包括操作面板，操作面板通过I/O接口电连接主控板，主控板通过驱动、保护电路电连接二极管AC/DC模块、制动电路和IGBTDC/AC模块，且二极管AC/DC模块电连接制动电路，制动电路电连接IGBTDC/AC模块，且IGBTDC/AC模块通过电流采样电路电连接主控板，该装置与以往的控制方法不同，它检测出永磁同步电机V/F开环控制运行时有功电流的变化量，通过高通滤波器滤波，再以比例环节进行速度补偿，提高了系统的稳定性；并根据无功功率平衡原理，通过比例增益控制电机的无功功率恒定，实现了定子电压补偿，可使系统始终运行在高效、稳定状态，VF控制装置的输出端电连接电压补偿模块的输入端，电压补偿模块的输出端分别电连接永磁同步电机和转换器的输入端，永磁同步电机无功电流的波动会引起气隙磁链的振荡，从而导致V/F控制系统在空载和轻载情况下运行不稳定，因此，可以从控制无功功率平衡来抑制系统振荡出发，通过对无功功率的平衡控制来确定对系统转速和定子电压的补偿设置。为解决V/F开环控制系统的转子振荡和重载失步等问题，对转速进行补偿，目的是保持系统稳定性，转换器的输出端分别电连接无功平衡电压补偿装置和转速补偿装置的输入端，转速补偿一个来自有功电流分量的反馈增益K1和一个高通滤波器。通过高通滤波器检测出有功电流iδ的快速变化量，在以比例环节K1进行补偿，可实现系统的稳定，电压补偿模块包括旋转电压矢量器，旋转电压矢量器的输出端电连接SVPWM调制器的输入端，SVPWM调制器的输出端电连接电压源型逆变器的输入端，无功平衡电压补偿装置的输出端电连接第一开关的输入端，转速补偿装置的输入端电连接第二开关的输入端，转速补偿装置包括HPF，HPF的输出端电连接K1的输入端，且第二开关的输出端电连接转速检测器的输入端，转速检测器的输出端电连接电压补偿模块的输入端。这种基于电流反馈的电压补偿控制方式，可以使永磁减速电机高效VF控制装置始终运行于稳定状态，且在同样的电流幅值下可获得最大的输出转矩，方法无需坐标变化和转速、电流闭环，而且避免了矢量控制所需的转子位置、转角观测器，更易于实现。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种永磁减速电机高效VF控制装置，包括电源，其特征在于：所述电源的输出端分别电连接第二开关和VF控制装置的输入端，所述VF控制装置的输出端电连接电压补偿模块的输入端，所述电压补偿模块的输出端分别电连接永磁同步电机和转换器的输入端，所述转换器的输出端分别电连接无功平衡电压补偿装置和转速补偿装置的输入端，所述无功平衡电压补偿装置的输出端电连接第一开关的输入端，所述转速补偿装置的输入端电连接第二开关的输入端，且所述第二开关的输出端电连接转速检测器的输入端，所述转速检测器的输出端电连接电压补偿模块的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种永磁减速电机高效VF控制装置，其特征在于：所述电压补偿模块包括旋转电压矢量器，所述旋转电压矢量器的输出端电连接SVPWM调制器的输入端，所述SVPWM调制器的输出端电连接电压源型逆变器的输入端。
3.根据权利要求1所述的一种永磁减速电机高效VF控制装置，其特征在于：所述转速补偿装置包括HPF，所述HPF的输出端电连接K1的输入端。
4.根据权利要求1所述的一种永磁减速电机高效VF控制装置，其特征在于：所述VF控制装置包括操作面板，所述操作面板通过I/O接口电连接主控板，所述主控板通过驱动、保护电路电连接二极管AC/DC模块、制动电路和IGBTDC/AC模块，且所述二极管AC/DC模块电连接制动电路，所述制动电路电连接IGBTDC/AC模块，且所述IGBTDC/AC模块通过电流采样电路电连接主控板。
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