一种永磁同步电机的控制方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种永磁同步电机的控制方法及系统，所述方法包括采用电压模型和电流模型计算永磁同步电机的定子磁链并计算出定子磁链的偏差；再利用两相静止坐标系与两相同步旋转坐标系间的转换矩阵计算出dq坐标系下同步电机定子的磁链、转子磁链，最后利用转子q轴磁链的闭环锁相技术计算出永磁同步电机的转子位置角度、角速度。实施本发明的有益效果是，基于永磁同步电机转子磁链闭环锁相环的无传感器估算方法，采用了电压-电流双模型对定子磁链偏差进行补偿的技术，提高了估算算法的准确性，可以实现对永磁同步电机全速度范围内的有效控制。
【专利说明】—种永磁同步电机的控制方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及同步电机的控制领域，更具体地说，涉及一种应用于全功率风电变流器的永磁同步电机的控制方法及系统。
【背景技术】
[0002]直驱型风力发电系统是一种新型的风力发电系统，采用风机直接驱动多极低速永磁同步电机(PMSM)发电，然后通过全功率变流器转换后的电能并入电网。相对双馈异步电机(DFIG)风电系统，直驱型风力发电系统省去了传统齿轮箱，系统效率和运行可靠性高，并具有更容易实现低压穿越功能的优点，所以直驱型风力发电系统具有广泛的应用前景。
[0003]全功率变流器直驱型风力发电系统中的关键设备，既要实现对电网转换优质电能的功能，又要对PMSM进行控制，其中PMSM的控制的前提是需要获得可靠的转子信息。
[0004]现有的获得可靠的转子信息的方法包括(I)有传感器技术，采用光电码盘、旋转变压器等机械装置测量，会带来成本增加、安装维护困难、外界干扰等问题；(2)反电动势法，是现有风电变流器中应用较多的永磁同步电机无传感器方法。但由于低速时电机的反电动势较小，加上受外界干扰因素影响，难以准确检测到反电动势。因此，该方法无法控制电机在低速时的稳定运行。以及一些其它无传感器估算转子位置角的方法不仅处理方法和实现过程较为复杂、其实际应用的有效性有待验证，而且无法保证其计算精度。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种应用于全功率风电变流器的永磁同步电机的控制方法及系统。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种永磁同步电机的控制方法，所述方法包括:
[0007]采样永磁同步电机的三相定子电压ua、ub、U。,定子电流ia、ib、i。,通过从abc三相静止坐标系变换到α β两相静止坐标系，计算出α β坐标系下的电压11。、110和电流ia、i@ ；
[0008]采用电压模型计算永磁同步电机α β坐标系下的第一定子磁链Va_u和Ve_u:
【权利要求】
1.一种永磁同步电机的控制方法，其特征在于，所述方法包括: 采样永磁同步电机的三相定子电压Ua、ub、uc,定子电流ia、ib、ic,通过从abc三相静止坐标系变换到α β两相静止坐标系，计算出α β坐标系下的电压uα、uβ和电流iα、iβ ；采用电压模型计算永磁同步电机α β坐标系下的第一定子磁链Vα-U和Vβ-u:
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的控制方法，其特征在于，补偿的电压量1_2、ue_z采用PI控制器调节，计算公式为:
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机的控制方法，其特征在于，估算的永磁同步电机转子角速度计算公式如下:
4.一种永磁同步电机的控制系统，其特征在于，包括永磁同步电机、第一坐标变换单元、第二坐标变换单元、第一控制单元、第二控制单元、空间矢量脉宽调制单元以及变换器，其中，所述变换器与所述永磁同步电机连接；所述第一坐标变换单元和第二坐标变换单元依次连接在所述变换器与所述永磁同步电机之间；所述第一控制单元与第二控制单元均分别与所述第二变换单元和所述空间矢量脉宽调制单元连接，所述变换器与所述空间矢量脉宽调制单元连接； 所述第一坐标变换单元用于将永磁同步电机的三相定子电流ia、ib、i。变换到α β两相静止坐标系统下的定子电流ia、ie ； 所述第二坐标变换单元用于将定子电流ia、ie变换到dq同步旋转坐标系下的定子电流 id、iq ； 所述第一控制单元用于根据参考定子电流ζ、定子电流id以及转子磁场旋转产生的感应电动势的d轴分量进行计算得出d轴定子电压分量Vd ； 所述第二控制单元用于根据参考定子电流?、定子电流i,以及转子磁场旋转产生的感应电动势的q轴分量进行计算得出q轴定子电压分量V,; 所述空间矢量脉宽调制单元用于根据定子电压vd、Vq采用空间矢量脉宽调制算法生成脉宽信号送入所述变换器； 所述变换器用于根据所述空间矢量脉宽调制单元输出的脉宽信号生成三相定子电压以驱动所述永磁同步电机。
5.根据权利要求4所述的永磁同步电机的控制系统，其特征在于，在dq轴坐标系下，所述第一控制单元和所述第二控制单元用于计算定子电压分量Vd和V,的公式为:.di ?ψ ( _
6.根据权利要求5所述的永磁同步电机的控制系统，其特征在于，还包括连接在所述永磁同步电机和所述第二坐标变换单元之间的无传感器控制单元，所述无传感器控制单元用于采用电压模型计算永磁同步电机α β坐标系下的第一定子磁链V0-U:
7.根据权利要求5所述的永磁同步电机的控制系统，其特征在于，参考定子电流.* _/\—VO
【文档编号】H02P21/14GK103595328SQ201310558138
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】付明星, 林 建, 李明成, 李静, 许本福 申请人:中广核工程有限公司, 中国广核集团有限公司