专利名称：一种电机控制系统及方法
技术领域：
本申请涉及电机控制技木，尤其涉及ー种电机控制系统及方法。
背景技术：
交流传动系统是指以交流电机为控制对象，对电机的输出转矩和转速进行调节的新型传动系统。与直流传动系统相比，交流传动系统具有良好的牵引性能，功率因素高，体积小，重量轻，运行可靠。交流传动系统正逐步取代直流传动系统，广泛应用于エ业生产、国民生活和国家国防的各个领域。交-直-交变频调制技术广泛应用于交流传动系统中。使用交-直-交变频调制技术的交流传动系统一般由控制系统、主回路和控制对象等构成，其中主回路包括直流母线，直流支撑电容，以及由功率开关半导体器件组成的变流器(包括整流、逆变、斩波甚至 辅变模块)；控制系统则是基于微处理器硬件平台上，运用各种控制算法进行四象限整流、交流电机控制的实时控制系统。其中的电机控制是通过对传动系统中电机转速、电机电流和直流母线电压等信号的采集和处理，根据要求的转速或转矩指令，控制主回路中功率半导体器件的通断进行脉冲宽度调制(PWM)以调节作用于电机的交流电压的幅值和频率，实现对电机转速或转矩的控制。但是，该交流传动系统中，在使用单相脉冲整流电路进行交-直转换时，会在中间直流环节产生两倍于电网频率的电压脉动分量，该脉动分量经逆变器开关元件动作后输出到电机侧，将会在电机上产生拍频现象，导致电机电流、转矩脉动，电机过热。エ业应用领域多采用LC元件组成二次谐振回路进行直流滤波的方式，来消除二次电压脉动分量，但所需LC元件存在体积大、质量重、发热量大、成本高且參数不好配比等问题。
发明内容
有鉴于此，本申请要解决的技术问题是，提供ー种电机控制系统及方法，能够更好的消除二次电压脉动分量。为此，本申请实施例采用如下技术方案ー种电机控制系统，包括电机模型计算单元，用于根据反馈控制信号、输入逆变单元的直流电压信号、电机的转速、逆变单元输出的交流电流计算电机的定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、定子频率、以及目标转矩与实际转矩的偏差值；所述反馈控制信号为电机控制系统输出的开关控制信号；判断単元，用于判断所述定子频率与电机基频的大小，得到判断结果；磁链计算单元，用于判断単元的判断结果为定子频率大于电机的基频时，根据定子频率以及所述偏差值确定第一给定磁链；判断単元的判断结果为定子频率不大于电机的基频时，确定第一给定磁链为第一预设值；磁链计算单元将所述第一给定磁链输出至开关控制单元；
二次谐振处理单元，用于判断単元的判断结果为定子频率大于电机的基频时，根据定子频率、电机的基频、输入逆变单元的直流电压信号以及第ー给定磁链确定磁链调节量；判断単元的判断结果为定子频率不大于电机的基频时，确定磁链调节量为O ;开关控制単元，用于判断単元的判断结果为定子频率大于电机的基频时，根据所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、所述第一给定磁链、所述磁链调节量确定开关控制信号，所述开关控制信号用于控制逆变单元中开关的开关状态；判断単元的判断结果为定子频率不大于电机的基频时，根据所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、所述第一给定磁链、所述磁链调节量以及所述偏差值确定开关控制信号。所述二次谐振处理单元包括第一处理子単元，用于判断単元的判断结果为定子频率大于电机的基频时，根据定子频率、电机的基频、输入逆变单元的直流电压信号以及第ー给定磁链确定磁链调节量;
第二处理子単元，用于判断単元的判断结果为定子频率不大于电机的基频时，确定磁链调节量为O。所述第一处理子単元包括直流滤波模块，用于对直流电压信号进行ー阶低通滤波，得到低通滤波后的直流电压信号；第一減法器的负输入端接收所述低通滤波后的直流电压信号，正输入端接收直流电压信号，第一減法器用于将直流电压信号与低通滤波后的直流电压信号相減，将相减得到的信号输出至第一除法器的第一输入端；第一除法器的第二输入端接收低通滤波后的直流电压，除法器用于将所述相减得到的信号与低通滤波后的直流电压信相除，将相除得到的信号输出至二次滤波模块的输入端;二次滤波模块，用于对所述相除得到的信号进行带通滤波，将得到的带通滤波后的信号输出至角度补偿单元；角度补偿模块，用于根据预设角度对所述带通滤波后的信号进行角度补偿，得到角度补偿后的信号；第二除法器的第一输入端接收定子频率与电机基频的乘积，第二输入端接收(2 π fe)2，第二除法器用于将(2 π fe)2与定子频率与基频的乘积相除，得到比例系数；第一乘法器的第一输入端接收所述比例系数，第二输入端接收所述角度补偿后的信号，第一乘法器用于将所述比例系数与角度补偿后的信号相乘，得到相乘后的信号；第二乘法器的第一输入端接收所述相乘后的信号，第二输入端接收第一给定磁链，第二乘法器用于将所述相乘后的信号与第一给定磁链相乘，得到磁链调节量。电机模型计算单元包括电流坐标变换子単元，用于将逆变单元输出的交流电流从三相电流变换为定子静止坐标系上的α轴电流和β轴电流；电压模型子単元，用于根据所述直流电压信号和开关选择单元输出的反馈控制信号生成定子静止坐标系上的α轴电压和β轴电压；模型计算子単元，用于根据所述α轴电流、β轴电流、α轴电压、β轴电压以及电机的转速计算得到转子磁链、实际转矩、以及定子静止坐标系上α轴定子磁链和β轴定子磁链；定子频率计算子単元，用于根据所述转子磁链以及电机的转速计算定子频率；定子磁链坐标变换子単元，用于将所述定子静止坐标系上α轴定子磁链和β轴定子磁链变换为定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量；偏差值计算子単元，用于将预设的电机输出的目标转矩与所述实际转矩相减，得到目标转矩与实际转矩的偏差值；当判断単元的判断结果为定子频率大于电机的基频时，将所述偏差值输出至磁链计算单元，当判断単元的判断结果为定子频率不大于电机的基频吋，将所述偏差值输出至开关控制単元。偏差值计算子単元包括第二減法器的负输入端接收实际转矩，正输入端接收所述目标转矩，第二減法器 用于将所述目标转矩与实际转矩相減，得到所述目标转矩与实际转矩的偏差值；单刀双掷开关，动触点连接第二減法器的输出端，用于接收所述偏差值；第一静触点连接磁链计算単元ー输入端，第二静触点连接开关控制単元ー输入端；控制模块，用于当判断単元的判断结果为定子频率大于电机的基频时，控制开关的动触点与第一静触点连接；当判断単元的判断结果为定子频率不大于电机的基频时，控制开关的动触点与第二静触点连接。开关控制単元包括加法器的第一输入端接收所述第一给定磁链，第二输入端接收所述磁链调节量，加法器用于将所述第一给定磁链与磁链调节量相加，得到第二给定磁链，将第二给定磁链输出至磁链自适应子単元的第一输入端；磁链自适应子単元的第二输入端接收所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量，磁链自适应子単元用干根据定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量与所述第二给定磁链确定磁链开关MQ位；力矩两点式控制子単元，用于判断単元的判断结果为定子频率大于电机的基频吋，确定转矩开关TQ位为预设值；判断単元的判断结果为定子频率不大于电机的基频时，根据所述偏差值进行两点式滞环比较，确定转矩开关TQ位；开关选择子单元，用于根据所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、磁链开关MQ位、转矩开关TQ位，确定向逆变单元输出的开关控制信号。磁链自适应子単元具体用于根据定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量判断定子磁链所处扇区，选择相应扇区下对应的β坐标系下的a，b，c三相分量，将选择的所述三相分量与所述第二给定磁链进行滞环比较，输出磁链开关MQ位。开关选择子单元具体用于根据定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量判断定子磁链所处扇区，根据磁链开关MQ位、转矩开关TQ位在定子磁链所处扇区进行开关表查表，确定逆变单元中开关的下ー个开关状态，根据确定的开关状态确定向逆变单元输出的开关控制信号。ー种电机控制方法，包括根据反馈控制信号、输入逆变单元的直流电压信号、电机的转速、逆变单元输出的交流电流计算电机的定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、定子频率、以及目标转矩与实际转矩的偏差值；所述反馈控制信号sab。为电机控制系统输出的开关控制信号S ；判断所述定子频率与电机基频的大小；定子频率大于电机的基频时，根据定子频率以及所述偏差值确定第一给定磁链；根据定子频率、电机的基频、输入逆变单元的直流电压信号以及第一给定磁链确定磁链调节量；根据所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、所述第一给定磁链、所述磁链调节量确定开关控制信号，所示开关控制信号用于控制逆变单元中开关的开关状态；定子频率不大于电机的基频时,确定第一给定磁链为第一预设值；确定磁链调节量为O ;根据所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、所述第一给定磁链、所述磁链调节量以及所述偏差值确定开关控制信号。根据定子频率、电机的基频、输入逆变单元的直流电压信号以及第ー给定磁链确 定磁链调节量包括对直流电压信号进行ー阶低通滤波，得到低通滤波后的直流电压信号；将直流电压信号与低通滤波后的直流电压信号相减；将所述相减得到的信号与低通滤波后的直流电压信相除；对所述相除得到的信号进行带通滤波；根据预设角度对所述带通滤波后的信号进行角度补偿，得到角度补偿后的信号；将(2 π fe)2与定子频率与基频的乘积相除，得到比例系数；将所述比例系数与角度补偿后的信号相乘，得到相乘后的信号；将所述相乘后的信号与第一给定磁链相乗，得到磁链调节量。根据输入逆变单元的直流电压信号、开关选择单元输出的开关控制信号、电机的转速、逆变单元输出的交流电流计算电机的定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、定子频率、以及目标转矩与实际转矩的偏差值包括将逆变单元输出的交流电流从三相电流变换为定子静止坐标系上的α轴电流和β轴电流；根据所述直流电压信号和反馈控制信号生成定子静止坐标系上的α轴电压和β轴电压；根据所述α轴电流、β轴电流、α轴电压、β轴电压以及电机的转速计算得到转子磁链、实际转矩、以及定子静止坐标系上α轴定子磁链和β轴定子磁链；根据所述转子磁链以及电机的转速计算定子频率；将所述定子静止坐标系上α轴定子磁链和β轴定子磁链变换为定子磁链在β坐标系下的a, b, c三相分量；将预设的电机输出的目标转矩与所述实际转矩相減，得到目标转矩与实际转矩的
偏差值。根据所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、所述第一给定磁链、所述磁链调节量确定开关控制信号包括将所述第一给定磁链与磁链调节量相加，得到第二给定磁链；根据定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量与所述第二给定磁链确定磁链开关MQ位；确定转矩开关TQ位为预设值；
根据所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、磁链开关MQ位、转矩开关TQ位，确定开关控制信号。根据所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、所述第一给定磁链、所述磁链调节量以及所述偏差值确定开关控制信号包括将所述第一给定磁链与磁链调节量相加，得到第二给定磁链；根据定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量与所述第二给定磁链确定磁链开关MQ位；根据所述偏差值Λ T进行两点式滞环比较，确定转矩开关TQ位；根据所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、磁链开关MQ位、转矩开关TQ位，确定开关控制信号。
对于上述技术方案的技术效果分析如下二次谐振处理单元在判断単元的判断结果为定子频率大于电机的基频时，根据定子频率、电机的基频、输入逆变单元的直流电压信号以及第ー给定磁链确定磁链调节量；在判断単元的判断结果为定子频率不大于电机的基频时，确定磁链调节量为O ;从而在定子频率大于电机的基频时，通过磁链调节量对磁链计算单元确定的第一给定磁链进行修正，得到第二给定磁链，开关控制単元通过第二给定磁链确定开关控制信号，从而实现了对ニ次谐振分量的弱磁修正，直接控制カ矩脉动，抑制电机上产生的拍频现象；而且，相对于现有技术中的电机控制方法，无需使用LC元件，因此不存在现有技术中使用LC元件导致的体积大、质量重、发热量大、成本高且參数不好配比等问题。
图I为本申请电机控制系统及方法的应用环境示意图；图2为本申请电机控制系统实施例ー结构示意图；图3为本申请电机控制系统中电机模型计算单元的实现结构示意图；图4为本申请电机模型计算单元中偏差值计算子单元实现结构示意图；图5为本申请二次谐振处理单元中第一处理子单元实现结构示意图；图6为本申请电机控制系统中开关控制单元实现结构示意图；图6a为本申请电机控制系统实施例ニ结构示意7为本申请电机控制方法流程示意图；图8为本申请电机控制方法中步骤701的实现方法示意图；图9为本申请电机控制方法中磁链调节量确定方法示意图；图10为本申请电机控制方法步骤703的开关控制信号确定方法示意图；图11为本申请电机控制方法步骤704的开关控制信号确定方法示意图；图12为电压空间矢量与磁链关系图；图13为磁链滞环开关关系图；图14为转矩滞环开关关系图；图15为交-直-交牵引变流器结构图。
具体实施方式
为了更好的说明本申请实施例电机控制系统及方法，首先介绍该系统及方法的使用环境，如图I所示，包括电机控制系统110、整流単元120、逆变单元130以及电机140 ;其中，整流単元120、逆变单元130都属于交流传动系统中主回路的一部分；整流単元120输出整流后的直流电压信号Ud至逆变单元130的输入端，逆变单元130在电机控制系统110输出的开关控制信号对开关器件的控制下，对所述直流电压信号进行逆变处理，输出交流电流Iab至电机140的输入端。电机140则属于交流传动系统中的控制对象。电机控制系统110即本申请中的电机控制系统，通过输出开关控制信号控制逆变单元130中的开关器件，进而通过逆变单元输出的信号控制电机140。以下，结合附图详细说明本申请实施例电机控制系统及方法的实现。
图2是本申请电机控制系统第一实施例的结构示意图，如图2所示，该系统包括电机模型计算单元210，用于根据反馈控制信号Sab。、输入逆变单元的直流电压信号Ud、电机的转速ωη、逆变单元输出的交流电流Iab计算电机的定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量Veab。、定子频率、以及目标转矩T*与实际转矩T的偏差值AT;所述反馈控制信号Sab。为电机控制系统输出的开关控制信号S ；判断単元220，用于判断所述定子频率与电机基频Coci的大小，得到判断结果；磁链计算单元230，用于判断単元220的判断结果为定子频率大于电机的基频Qci时，根据定子频率《3以及所述偏差值Λ T确定第一给定磁链判断単元220的判断结果为定子频率《3不大于电机的基频Oci时，确定第一给定磁链<为第一预设值；磁链计算单元230将所述第一给定磁链<输出至开关控制単元；二次谐振处理单元240，用于判断単元220的判断结果为定子频率大于电机的基频Otl时，根据定子频率COs、电机的基频COtl、输入逆变单元的直流电压信号Ud以及第一给定磁链<确定磁链调节量△ Ψ ;判断単元220的判断结果为定子频率ω3不大于电机的基频Otl吋，确定磁链调节量Λ ψ为O ;二次谐振处理单元240将所述磁链调节量Λ ψ输出至开关控制単元250;开关控制単元250，用于判断単元220的判断结果为定子频率大于电机的基频ω。时，根据所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量Ψβ-ヽ所述第ー给定磁链^、所述磁链调节量△ V确定开关控制信号S，所述开关控制信号S用于控制逆变单元中开关的开关状态；判断単元220的判断结果为定子频率不大于电机的基频Coci时，根据所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量Ψ eab。、所述第一给定磁链<、所述磁链调节量Δ Ψ以及所述偏差值ΛT确定开关控制信号。图2所示的电机控制系统中，二次谐振处理单元在判断単元的判断结果为定子频率大于电机的基频时，根据定子频率、电机的基频、输入逆变单元的直流电压信号以及第一给定磁链确定磁链调节量；在判断単元的判断结果为定子频率不大于电机的基频时，确定磁链调节量为O ;从而在定子频率大于电机的基频时，通过磁链调节量对磁链计算单元确定的第一给定磁链进行修正，得到第二给定磁链，开关控制单元通过第二给定磁链确定开关控制信号，从而实现了对二次谐振分量的弱磁修正，直接控制カ矩脉动，抑制电机上产生的拍频现象；而且，相对于现有技术中的电机控制方法，交流传动系统中无需使用LC元件，因此不存在现有技术中使用LC元件导致的体积大、质量重、发热量大、成本高且參数不好配比等问题，提高系统集成度和可靠性的同时，仍保证了牵引电机调速各方面的性能。优选地，如图3所示，电机模型计算单元210可以通过以下结构实现电流坐标变换子単元310，用于将逆变单元输出的交流电流Iabe从三相电流变换为定子静止坐标系上的α轴电流Isci和β轴电流Ise ；其中，可以使用以下公式I来生成α轴电流Isa和β轴电流Ise
权利要求
1.一种电机控制系统,其特征在于,包括 电机模型计算单元，用于根据反馈控制信号、输入逆变单元的直流电压信号、电机的转速、逆变单元输出的交流电流计算电机的定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、定子频率、以及目标转矩与实际转矩的偏差值；所述反馈控制信号为电机控制系统输出的开关控制信号； 判断单元，用于判断所述定子频率与电机基频的大小，得到判断结果； 磁链计算单元，用于判断单元的判断结果为定子频率大于电机的基频时，根据定子频率以及所述偏差值确定第一给定磁链；判断单元的判断结果为定子频率不大于电机的基频时，确定第一给定磁链为第一预设值；磁链计算单元将所述第一给定磁链输出至开关控制单元； 二次谐振处理单元，用于判断单元的判断结果为定子频率大于电机的基频时，根据定子频率、电机的基频、输入逆变单元的直流电压信号以及第一给定磁链确定磁链调节量；判断单元的判断结果为定子频率不大于电机的基频时，确定磁链调节量为O ; 开关控制单元，用于判断单元的判断结果为定子频率大于电机的基频时，根据所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、所述第一给定磁链、所述磁链调节量确定开关控制信号，所述开关控制信号用于控制逆变单元中开关的开关状态；判断单元的判断结果为定子频率不大于电机的基频时，根据所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、所述第一给定磁链、所述磁链调节量以及所述偏差值确定开关控制信号。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述二次谐振处理单元包括 第一处理子单元，用于判断单元的判断结果为定子频率大于电机的基频时，根据定子频率、电机的基频、输入逆变单元的直流电压信号以及第一给定磁链确定磁链调节量； 第二处理子单元，用于判断单元的判断结果为定子频率不大于电机的基频时，确定磁链调节量为O。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一处理子单元包括 直流滤波模块，用于对直流电压信号进行一阶低通滤波，得到低通滤波后的直流电压信号; 第一减法器的负输入端接收所述低通滤波后的直流电压信号，正输入端接收直流电压信号，第一减法器用于将直流电压信号与低通滤波后的直流电压信号相减，将相减得到的信号输出至第一除法器的第一输入端； 第一除法器的第二输入端接收低通滤波后的直流电压，除法器用于将所述相减得到的信号与低通滤波后的直流电压信相除，将相除得到的信号输出至二次滤波模块的输入端； 二次滤波模块，用于对所述相除得到的信号进行带通滤波，将得到的带通滤波后的信号输出至角度补偿单元； 角度补偿模块，用于根据预设角度对所述带通滤波后的信号进行角度补偿，得到角度补偿后的信号； 第二除法器的第一输入端接收定子频率与电机基频的乘积，第二输入端接收(2 π fe)2,第二除法器用于将(2 π fe)2与定子频率与基频的乘积相除，得到比例系数； 第一乘法器的第一输入端接收所述比例系数，第二输入端接收所述角度补偿后的信号，第一乘法器用于将所述比例系数与角度补偿后的信号相乘，得到相乘后的信号；第二乘法器的第一输入端接收所述相乘后的信号，第二输入端接收第一给定磁链，第二乘法器用于将所述相乘后的信号与第一给定磁链相乘，得到磁链调节量。
4.根据权利要求I至3任一项所述的系统，其特征在于，电机模型计算单元包括 电流坐标变换子单元，用于将逆变单元输出的交流电流从三相电流变换为定子静止坐标系上的α轴电流和β轴电流； 电压模型子单元，用于根据所述直流电压信号和开关选择单元输出的反馈控制信号生成定子静止坐标系上的α轴电压和β轴电压； 模型计算子单元，用于根据所述α轴电流、β轴电流、α轴电压、β轴电压以及电机的转速计算得到转子磁链、实际转矩、以及定子静止坐标系上α轴定子磁链和β轴定子磁链； 定子频率计算子单元，用于根据所述转子磁链以及电机的转速计算定子频率； 定子磁链坐标变换子单元，用于将所述定子静止坐标系上α轴定子磁链和β轴定子磁链变换为定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量； 偏差值计算子单元，用于将预设的电机输出的目标转矩与所述实际转矩相减，得到目标转矩与实际转矩的偏差值；当判断单元的判断结果为定子频率大于电机的基频时，将所述偏差值输出至磁链计算单元，当判断单元的判断结果为定子频率不大于电机的基频时，将所述偏差值输出至开关控制单元。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，偏差值计算子单元包括 第二减法器的负输入端接收实际转矩，正输入端接收所述目标转矩，第二减法器用于将所述目标转矩与实际转矩相减，得到所述目标转矩与实际转矩的偏差值； 单刀双掷开关，动触点连接第二减法器的输出端，用于接收所述偏差值；第一静触点连接磁链计算单元一输入端，第二静触点连接开关控制单元一输入端； 控制模块，用于当判断单元的判断结果为定子频率大于电机的基频时，控制开关的动触点与第一静触点连接；当判断单元的判断结果为定子频率不大于电机的基频时，控制开关的动触点与第二静触点连接。
6.根据权利要求I至3任一项所述系统，其特征在于，开关控制单元包括 加法器的第一输入端接收所述第一给定磁链，第二输入端接收所述磁链调节量，加法器用于将所述第一给定磁链与磁链调节量相加，得到第二给定磁链，将第二给定磁链输出至磁链自适应子单元的第一输入端； 磁链自适应子单元的第二输入端接收所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量，磁链自适应子单元用于根据定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量与所述第二给定磁链确定磁链开关MQ位； 力矩两点式控制子单元，用于判断单元的判断结果为定子频率大于电机的基频时，确定转矩开关TQ位为预设值；判断单元的判断结果为定子频率不大于电机的基频时，根据所述偏差值进行两点式滞环比较，确定转矩开关TQ位； 开关选择子单元，用于根据所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、磁链开关MQ位、转矩开关TQ位，确定向逆变单元输出的开关控制信号。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，磁链自适应子单元具体用于根据定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量判断定子磁链所处扇区，选择相应扇区下对应的β坐标系下的a，b，c三相分量，将选择的所述三相分量与所述第二给定磁链进行滞环比较，输出磁链开关MQ位。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，开关选择子单元具体用于根据定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量判断定子磁链所处扇区，根据磁链开关MQ位、转矩开关TQ位在定子磁链所处扇区进行开关表查表，确定逆变单元中开关的下一个开关状态，根据确定的开关状态确定向逆变单元输出的开关控制信号。
9.一种电机控制方法,其特征在于,包括 根据反馈控制信号、输入逆变单元的直流电压信号、电机的转速、逆变单元输出的交流电流计算电机的定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、定子频率、以及目标转矩与实际转矩的偏差值；所述反馈控制信号Sab。为电机控制系统输出的开关控制信号S ； 判断所述定子频率与电机基频的大小； 定子频率大于电机的基频时，根据定子频率以及所述偏差值确定第一给定磁链；根据定子频率、电机的基频、输入逆变单元的直流电压信号以及第一给定磁链确定磁链调节量；根据所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、所述第一给定磁链、所述磁链调节量确定开关控制信号，所示开关控制信号用于控制逆变单元中开关的开关状态； 定子频率不大于电机的基频时，确定第一给定磁链为第一预设值；确定磁链调节量为O;根据所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、所述第一给定磁链、所述磁链调节量以及所述偏差值确定开关控制信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据定子频率、电机的基频、输入逆变单元的直流电压信号以及第一给定磁链确定磁链调节量包括 对直流电压信号进行一阶低通滤波，得到低通滤波后的直流电压信号； 将直流电压信号与低通滤波后的直流电压信号相减； 将所述相减得到的信号与低通滤波后的直流电压信相除； 对所述相除得到的信号进行带通滤波； 根据预设角度对所述带通滤波后的信号进行角度补偿，得到角度补偿后的信号； 将(2 π fe)2与定子频率与基频的乘积相除，得到比例系数； 将所述比例系数与角度补偿后的信号相乘，得到相乘后的信号； 将所述相乘后的信号与第一给定磁链相乘，得到磁链调节量。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，根据输入逆变单元的直流电压信号、开关选择单元输出的开关控制信号、电机的转速、逆变单元输出的交流电流计算电机的定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、定子频率、以及目标转矩与实际转矩的偏差值包括 将逆变单元输出的交流电流从三相电流变换为定子静止坐标系上的α轴电流和β轴电流； 根据所述直流电压信号和反馈控制信号生成定子静止坐标系上的α轴电压和β轴电压； 根据所述α轴电流、β轴电流、α轴电压、β轴电压以及电机的转速计算得到转子磁链、实际转矩、以及定子静止坐标系上α轴定子磁链和β轴定子磁链； 根据所述转子磁链以及电机的转速计算定子频率；将所述定子静止坐标系上α轴定子磁链和β轴定子磁链变换为定子磁链在β坐标系下的a, b, c三相分量； 将预设的电机输出的目标转矩与所述实际转矩相减，得到目标转矩与实际转矩的偏差值。
12.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，根据所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、所述第一给定磁链、所述磁链调节量确定开关控制信号包括 将所述第一给定磁链与磁链调节量相加，得到第二给定磁链； 根据定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量与所述第二给定磁链确定磁链开关MQ位； 确定转矩开关TQ位为预设值； 根据所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、磁链开关MQ位、转矩开关TQ位，确定开关控制信号。
13.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，根据所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、所述第一给定磁链、所述磁链调节量以及所述偏差值确定开关控制信号包括 将所述第一给定磁链与磁链调节量相加，得到第二给定磁链； 根据定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量与所述第二给定磁链确定磁链开关MQ位； 根据所述偏差值Λ T进行两点式滞环比较，确定转矩开关TQ位； 根据所述定子磁链在β坐标系下的a，b，c三相分量、磁链开关MQ位、转矩开关TQ位，确定开关控制信号。
全文摘要
本发明公开了一种电机控制系统及方法，该系统及方法在定子频率大于电机的基频时，根据定子频率、电机的基频、输入逆变单元的直流电压信号以及第一给定磁链确定磁链调节量；在定子频率不大于电机的基频时，确定磁链调节量为0；从而在定子频率大于电机的基频时，通过磁链调节量对第一给定磁链进行修正，得到第二给定磁链，通过第二给定磁链确定开关控制信号，从而实现了对二次谐振分量的弱磁修正，直接控制力矩脉动，抑制电机上产生的拍频现象；而且，相对于现有技术中的电机控制方法，无需使用LC元件，因此不存在现有技术中使用LC元件导致的体积大、质量重、发热量大、成本高且参数不好配比等问题。
文档编号H02P21/05GK102832874SQ20121004410
公开日2012年12月19日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者刘可安, 尚敬, 刘良杰, 刘勇, 郭维 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司