一种无速度传感器的高压同步电机矢量控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无速度传感器的高压同步电机矢量控制方法，属于电力电子自动 控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 级联高压变频调速是近些年来广泛应用的一种调速技术。通过高压变频调速系 统，解决了大多数电机的起动和调速问题，节能效果显著，具有广阔的发展空间。
[0003] 在水泥、冶金、化工等行业特别是矿山，同步电机都有较多的应用。同步电机的变 频调速大多采用矢量控制。为了确定定子电流矢量的方向和建立速度闭环反馈就必须获得 转速信号，通常采用光电编码盘的速度传感器进行转速检测。然而速度传感器在安装、维 护、易受环境影响等方面严重影响了电动机调速系统的简便性、廉价性和可靠性。特别是像 高压变频器应用环境比较复杂的场合，速度编码器的测量精度受环境影响比较大。
[0004] 因此，研宄应用于级联高压变频器的高压同步电机驱动系统中的无速度传感器矢 量控制意义重大。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是避免安装速度编码器所带来的弊端，并且能估计电 机的转速，改善电机在启动、调速、稳态运行时的静动态性能。且只需电机电感和采样定子 电压和电流，无需复杂的磁链估算，大大简化了控制系统。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明的具体实施如下：
[0007] 一种无速度传感器的高压同步电机矢量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008] 1)实时采样得到同步电机的定子电压uA、uB、u。和定子电流i A、iB、i。；
[0009] 2)通过锁相环获得同步电机的转子角速度U和转子位置电气角度0 ;
[0010] 利用Clark变换将步骤1)得到的定子电压uA、uB、uc和定子电流iA、iB、ic变换到 两相静止坐标系上，得到在两相静止坐标系上的定子电压ua、Ufi和定子电流ia、，即
【主权项】
1. 一种无速度传感器的高压同步电机矢量控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 实时采样得到同步电机的定子电压uA、uB、u。和定子电流i A、iB、i。； 2) 通过锁相环获得同步电机的转子角速度ω和转子位置电气角度θ ; 利用Clark变换将步骤1)得到的定子电压uA、uB、u。和定子电流i A、iB、i。变换到两相 静止坐标系上，得到在两相静止坐标系上的定子电压Ua、Ufi和定子电流i α、，即
3) 由步骤2)的转子位置电气角度Θ，利用Park变换将两相静止坐标系上的定子电流 变换到两相旋转坐标系中
将步骤2)得到的转子角速度ω与给定的角速度参考值〇^比较，得到的转速偏差经 PI控制器，并计算得到定子相电流转矩分量dMf是励磁电流给定；i #和i dMf分别与 和i d经过PI控制器得到q轴电压给定值V #和d轴电压给定值V draf，结合步骤2)得到 的转子位置电气角度Θ，经Park逆变换和Clark逆变换输出三相正弦电压信号Va、Vb、V。； 4) 将三相正弦电压参考信号Va、Vb、V。送往移相式SPWM分配板，利用移相SPWM控制方 法对级联变频器的功率单元进行控制，控制同步电机转速。
2. 根据权利要求1所述的无速度传感器的高压同步电机矢量控制方法，其特征在于， 步骤2)中， 同步电机在α β坐标系上的定子电压方程为
(1) 其中，R为同步电机的定子电阻，L为同步电机的漏感，^为同步电机相反电势在α轴 上的分量，ep为同步电机相反电势在β轴上的分量； 令：k = ea ip-epia (2) 将式⑴代入式⑵得：
又有 ia= icoscot，i P= isincot 其中ω为转子角速度，i为定子综合电流，t为时间； 则式（3)进一步化简为
通过锁相环，控制k = O获得转子角速度ω和转子位置电气角度Θ。
【专利摘要】本发明公开了一种无速度传感器的高压同步电机矢量控制方法，其特点在于，包括以下步骤：1）实时采样定子电压和定子电流；2）通过锁相环获得转子位置和转速；3）通过速度、电流双闭环控制得到三相正弦电压信号 、、；4）将三相正弦电压信号、、送往移相式SPWM分配板，利用移相SPWM控制方法对级联功率单元进行控制，控制电机转速。采用本发明的方法，在电机轴上无需安装速度传感器，避免了安装速度编码器所带来的弊端。
【IPC分类】H02P25-02, H02P21-14, H02P27-04
【公开号】CN104852664
【申请号】CN201510276353
【发明人】胡贤新, 杨奇, 余志飞, 胡炫, 刘春松, 李冰, 钱诗宝
【申请人】国电南京自动化股份有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月26日