。
[0035] (3)，将输入功率参考/^；；、直流母线电压VdcW及逆变器输出线电压Vs作为交直轴电 流参考发生器的输入，直流母线电压Vdc与逆变器输出线电压Vs的差值经PI调节器后得到调 整角0。当调整角0 > 0时，得到中间变量Z-=玲，当调整角0<〇时，得到中间变量i =巧I cos(y)。 对信叫SiiKW进行限幅处理并作为直轴参考电流C，并得到交轴参考电流V的模等于 心-斯:，当中间变量i含0时，得到交轴参考电流C =也、化-yy，当中间变量i<〇时， 得到交轴参考电流i；=-V?；^?^。其中，逆变器输出线电压K=^/?^^^，"1、4 分别为两相静止坐标系下a轴电压和e轴电压，ismax为电机最大定子电流。
[0036] (4)，采集S相逆变器输出相电流ia和ib，经Clark和化rk变换得到两相旋转坐标系 下的直轴电流id和交轴电流iq，分别和步骤(3)得到的直轴参考电流C和交轴参考电流Z;比 较后，再经电流调节器ACR得到直轴电压Ud和交轴电压Uq。
[0037] (5)，将两相旋转坐标系下的直轴电压Ud和交轴电压Uq中的交直轴电流4和/;进行 解禪，得到两相旋转坐标系下的直轴电压。;和交轴电压^分别为:， 其中，〇6、1^(1、1。和4分别为电机的电角速度、直轴电感、交轴电感和永磁磁链。
[003引（6)，将两相旋转坐标系下的直轴电压a;和交轴电压M;经化rk逆变换得到两相静 止坐标系下a轴电压冶和0轴电压％，将a轴电压為和0轴电压及直流母线电压Vdc输入到 空间矢量脉冲宽度调制单元(SVPWM)，运算输出的六路脉冲调制信号驱动S相逆变器的功 率管。
[0039] 其中，速度调节器和电流调节器采用PI调节器或PID调节器或滑膜调节器或神经 网络调节器。
[0040] 上述控制方法可在Matlab/Simulink仿真平台搭建基于上述过程的仿真模型。当 电机工作在轻载时，直流母线电压、交直轴电流、交流输入电压与输入电流的仿真波形和输 入电流各次谐波与IEC61000-3-1规范比对分别如图3、图4、图5和图6所示；当电机工作在额 定负载时，直流母线电压、交直轴电流、交流输入电压与输入电流的仿真波形和输入电流各 次谐波与IEC61000-3-1规范比对分别如图7、图8、图9和图10所示。由图3、图4和图7、图8可 知，当直流母线电压周期性的降低时，为了使逆变器输出线电压低于直流母线电压，直轴电 流也相应周期地降低。为了避免低输入功率对系统性能的影响，交轴电流也相应的变为零。 由图5和图9可知，交流输入电压和电流的相位相差较小。由图6和图10可知，无论电机工作 于轻载还是额定负载工况，输入电流的各次谐波幅值均低于IEC61000-3-1规范，满足低压 用电设备注入电网谐波电流标准。
[0041] 由图11不同电机负载对应的功率因数分布图可知无论电机工作在轻载状态还是 额定负载状态，系统都能获得较高的输入功率因数。
[0042] 实施例2:如图12所示，由内嵌式永磁同步电机(IPMM0T0R)自带的位置传感器检测 电机运行时的位置信号经脉冲整形处理后送入微处理器的数字测速模块计算电机的实时 转速，该实时转速和由键盘给定转速比较后可得到转速的偏差信号。采用电压传感器、电流 传感器及溫度检测电路分别检测交流输入电压、直流母线电压和a、b相电流及功率器件溫 度信号，经调理电路处理后送入微处理器的A/D，其中直流母线电压信号也可电阻分压网络 获得。为了确保系统的安全，可将经调理电路调理的过直流母线电压信号、过电流信号及过 溫度信号等故障信号送入微处理器，通过微处理器发出的故障保护信号实现停机操作，达 到保护系统的目的。微处理器将获得的信号经过处理后产生PWM脉冲信号送给驱动电路控 制功率管的通断。显示单元可W实时的显示电压和电流的大小，可作为系统下一步工作的 参考。电源供电电路可为调理电路、故障保护电路、驱动电路、微处理器等电路提供所必须 的直流电压等级。
[0043] W上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可W做出若干改进和润饰，运些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种单相到三相逆变电机驱动系统的高输入功率因数控制方法，其特征在于，包括 以下步骤： (1) ，检测电机转子位置角Θ，并根据电机的转子位置角计算电机的实际转速ω;然后将 电机的实际转速ω和给定转速ω $比较后得到转速偏差信号，该转速偏差信号经速度调节 器得到的信号作为输入功率参考的幅值Ριη__; (2) ，检测单相二极管整流器的交流输入电压，并用相角α补偿因交流输入线电阻R和线 电感L引起的交流输入电压信号延迟，将相位补偿后的电压信号的平方作为输入功率参考 的脉动分量Pin;然后将输入功率参考的脉动分量Pin输入到低功率限制单兀，当输入功率脉 动分量 Pln小于预设功率Ps』寸，低功率限制单元无输出信号，否则输出Pln;再将低功率限制 单元输出信号与步骤(1)所得的输入功率参考的幅值P in_amp相乘得到输入功率参考 (3) ，将输入功率参考i?；；、直流母线电压Vd。以及逆变器输出线电压1作为交直轴电流参 考发生器的输入，直流母线电压Vd。与逆变器输出线电压V s的差值经PI调节器后得到调整角 Θ;当调整角Θ 20时，得到中间变量/ = g，当调整角θ〈〇时，得到中间变量丨=矻c〇s(0);对信 号矻sin(約进行限幅处理并作为直轴参考电流/〗，并得到交轴参考电流 <的模等于 当中间变量i 20时，得到交轴参考电流? =，当中间变量i〈〇时，得到交轴参考 电流ζ = -;其中，逆变器输出线电压K =扣:2 +3m;2，<、<分别为两相静止 坐标系下^^由电压和β轴电压，ismax为电机最大定子电流； (4) ，采集三相逆变器输出相电流ijPib，经Clark和Park变换得到两相旋转坐标系下的 直轴电流id和交轴电流iq，分别和步骤(3)得到的直轴参考电流和交轴参考电流<比较后， 再经电流调节器得到直轴电压Ud和交轴电压uq; (5) ，将两相旋转坐标系下的直轴电压ud和交轴电压uq中的交直轴电流^和^进行解耦， 得到两相旋转坐标系下的直轴电压4和交轴电压<分别为+ 和(￡乂+的； 其中，ω e、Ld、Lq和Φ分别为电机的电角速度、直轴电感、交轴电感和永磁磁链； (6) ，将两相旋转坐标系下的直轴电压"；:和交轴电压<gpark逆变换得到两相静止坐标 系下α轴电压<和β轴电压<，将α轴电压和β轴电压及直流母线电压Vd。输入到空间矢 量脉冲宽度调制单元，运算输出的六路脉冲调制信号驱动三相逆变器的功率管。2. 根据权利要求1所述的单相到三相逆变电机驱动系统的高输入功率因数控制方法， 其特征在于:速度调节器和电流调节器采用PI调节器或PID调节器或滑膜调节器或神经网 络调节器。
【专利摘要】本发明公开了一种单相到三相逆变电机驱动系统的高输入功率因数控制方法，通过控制交直轴参考电流使电机无论是在轻载运行工况还是额定负载工况都具有较高的输入功率因数。相比于逆变器输入电流反馈控制和逆变器输出功率反馈控制方法，关联交流输入电压和电流的直接输入功率直接控制方法不仅降低了系统控制的复杂度、增加了系统控制的精度和动态响应，而且使用的传感器较少，降低了系统的成本。同时采用低功率限制单元避免较低的输入功率对电机运行性能如转矩和转速的不利影响。
【IPC分类】H02P27/08, H02P21/14, H02P21/22
【公开号】CN105634363
【申请号】CN201610067274
【发明人】林明耀, 杨公德, 张贝贝
【申请人】东南大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年1月29日