一种永磁同步电机变频控制方法与流程

文档序号:25535198发布日期:2021-06-18 20:28
一种永磁同步电机变频控制方法与流程

本发明涉及电机控制技术领域,特别是涉及一种永磁同步电机变频控制方法。



背景技术:

永磁同步电机以永磁体提供励磁,使电动机结构较为简单,降低了加工和装配费用,且省去了容易处问题的集电环和电刷,提高了电动机运行的可靠性;又因无需励磁电流,没有励磁损耗,提高了电机的效率和功率密度。

在信号传输的过程中,并不是将信号直接进行传输,而是将信号与一个固定频率的波进行相互作用。这个过程称之为加载,就这样的一个固定频率的波称之为载波频率。

严格的讲,就是把一个较低的信号频率调制到一个相对较高的频率上去,这被低频率调制的较高频率就叫载波频率。主要影响以下几个方面:

1、功率模块igbt的功率损耗与载波频率有关,载波频率越高,功率损耗增大,功率模块发热增加,对变频器不利。

2、载波频率对变频器输出二次电流的波形影响;

当载波频率高时,电流波形正弦性好,而且平滑。这样谐波就小,干扰就小,反之就差,当载波频率过低时,电机有效转矩减小,损耗加大,温度增大的缺点,反之,载波频率过高时,变频器自身损耗加大,igbt温度上升,同时输出电压的变化率增大,对电动机绝缘影响较大。

3、载波频率对电动机的噪音的影响:载波频率越高电动机的噪音相对越小。

4、载波频率与电动机的发热:载波频率高电动机的发热也相对较小。

因此,亟需一种电机控制方法来平衡各方面的需求。



技术实现要素:

鉴于现有技术中存在的问题,本发明一种永磁同步电机变频控制方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:

设定一个区间[fmin,fmax];

设定一个比例常数n_c,以及一个比例边界值nlmt,f1为基波频率,f2为载波频率;

f1=nmotor*p/60;

其中,nmotor-旋变反馈得到的所述电机的转速;

p=所述电机的电极对数;

计算f=f1*n_c;

当f<fmin时,f2=fmin;

当f>fmax时,f2=fmax;

否则f2=f。

优选地,比例边界值nlmt的最小值为10.。

优选地,fmin=nmotor*p/6。

优选地,fmax为电机最高转速下的载波频率,与驱动芯片的性能有关。

与现有技术方案相比,本发明至少具有以下有益效果:

电机低速时,按照固定频率控制电机运行;电机中高速时,按照变频控制电机运行;电机高速时,按照固定频率控制电机运行,且评估了主控芯片能力。一方面,保证载波频率的设定能够输出较为正常正弦波电流;另一方面,根据主控芯片的运算能力,对载波频率的上限做了截断,当载波频率不满足当前基波频率的需求时,对电机转速做了限制控制。

附图说明

图1基波与载波的示意图;

图2使本发明电机变频控制方法逻辑图。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子,并不代表或限制本发明的权利保护范围,本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施例

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

永磁同步电机三相输出电流理论上需要是正弦波波形,而正弦波的输出电压可实现正弦波电流的输出。如图1所示,正弦波为理论输出电压,该正弦波的频率为基波频率f1。该电压通过调节pwm输出占空比实现等效输出。pwm输出占空比是离散的,pwm控制频率为载波频率f2。

载波一般为正弦波。一般要求正弦波的频率远远高于调制信号的带宽,否则会发生混叠,使传输信号失真。

变频器大多采用pwm调制的形式进行变频器的。也就是说变频器输出的电压其实使一系列的脉冲,脉冲的宽度和间隔均不相等。其大小就取决于调制波和载波的交点,也就是开关频率。开关频率越高,一个周期内脉冲的个数就越多,电流波形的平滑性就越好,但是对其他设备的干扰也越大。载波频率越低或者设置的不好,电机就会发出难听的噪音。通过调节开关频率可以实现系统的噪音最小,看波形的平滑性最好,同时干扰也是最小的。

可以很简单的得出结论,n=f2/f1。当n越大时,离散的电压输出越近似于连续的电压输出,输出的电压波形更加符合正弦波形态。

电机基波取决于电机的旋转速度。对于低速电机,我们可以设定一个固定的载波频率,可以满足电机控制的需求,而对于中高速电机,在评估主控芯片性能的基础上,我们可以调节载波频率,以得到一个较好的n值,以实现精度较好的正弦波电流输出。

如图2所示,是本发明电机控制方法的逻辑图,具体方法如下:

设定一个区间[fmin,fmax];

设定一个比例常数n_c,以及一个比例边界值nlmt,f1为基波频率,f2为载波频率;

f1=nmotor*p/60;

其中,nmotor-旋变反馈得到的电机转速。

p=电机极对数;

计算f=f1*n_c;

当f<fmin时,f2=fmin;

当f>fmax时,f2=fmax;

否则f2=f;

再计算n=f2/f1;

当n≤nlmt时,需要对电机转速进行控制,使电机转速不再上升。由于载波是离散的,而在一个正弦波的周期内,至少需要10个离散值才能是的输出的电压波形为正弦波形状,因此,nlmt的最小值为10;因此,fmin一般为nmotor*p/6;f2为电机最高转速下的载波频率,与驱动芯片的性能有关。

通过该电机控制方法,电机转速和载波频率得到以下控制:

(1)当电机转速低于设定低值时,载波频率固定为fmin;

(2)当电机转速高于设定低值且低于设定高值载波频率与当前电机转速nmotor成线性比例关系

(3)当电机转速高于设定高值且低于设定限制值时,载波频率固定为fmax;

(3)当电机转高于设定限制值时,载波频率固定为fmax,且激活电机转速控制模块,通过转速控制使电机转速降低到以内。

由此可见,(1)电机低速时,按照固定频率控制电机运行;(2)电机中高速时,按照变频控制电机运行;(3)电机高速时,按照固定频率控制电机运行,且评估了主控芯片能力。一方面,保证载波频率的设定能够输出较为正常正弦波电流;另一方面,根据主控芯片的运算能力,对载波频率的上限做了截断,当载波频率不满足当前基波频率的需求时,对电机转速做了限制控制。

以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

再多了解一些
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1