一种交流电机控制装置的制作方法

本实用新型属于电机技术领域，具体涉及一种交流电机控制装置。

背景技术：

交流电机作为一种将电能转化为机械能的电力拖动装置。它主要由定子、转子和它们之间的气隙构成。对定子绕组通往三相交流电源后，产生旋转磁场并切割转子，获得转矩。交流电机具有结构简单、运行可靠、价格便宜、过载能力强及使用、安装、维护方便等优点，被广泛应用于各个领域。因此，如何保证交流电机在应用中的稳定运转成为了重点，以确保整个电机系统的安全、可靠运行。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种交流电机控制装置，以有效地改善上述问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例提供了一种交流电机控制装置，包括：逆变器、直流稳压电源、交流电机、驱动控制器和电流检测模块。所述直流稳压电源与所述逆变器连接，所述逆变器分别与所述驱动控制器和所述交流电机连接，所述电流检测模块分别与所述驱动控制器和所述交流电机连接。所述逆变器用于将所述直流稳压电源输出的直流电逆变为交流电为所述交流电机供电；所述电流检测模块用于采集所述交流电机的电流，并将采集到的电流传输给所述驱动控制器；所述驱动控制器用于根据所述电流检测模块采集的电流控制所述逆变器输出的电压。

在本实用新型可选的实施例中，所述驱动控制器集成有调节模块、PARK逆变换模块、SVPWM模块、PARK变换模块和Clarke变换模块，所述Clarke变换模块与所述PARK变换模块连接，所述PARK变换模块与所述调节模块连接，所述调节模块与所述PARK逆变换模块连接，所述PARK逆变换模块与所述SVPWM模块连接，所述SVPWM模块与所述逆变器连接，所述Clarke变换模块与所述电流检测模块连接；所述Clarke变换模块用于将所述电流检测模块采集的第一数据从三相坐标轴转换到静止两相坐标轴输出第二数据；所述PARK变换模块用于将所述第二数据从静止两相坐标轴转换到旋转两相坐标轴输出第三数据；所述调节模块用于对所述第三数据进行调节输出第四数据；所述PARK逆变换模块用于将所述第四数据从旋转两相坐标轴转转换到静止两相坐标轴输出第五数据；所述SVPWM模块用于基于所述第五数据输出PWM脉冲信号去控制所述逆变器。

在本实用新型可选的实施例中，所述交流电机控制装置还包括：编码器，所述编码器分别与所述交流电机和所述调节模块连接；所述编码器用于采集所述交流电机的转速，并将采集得到的转速传输给所述调节模块。

在本实用新型可选的实施例中，所述交流电机控制装置还包括：磁链观测器，所述磁链观测器分别与所述PARK逆变换模块、所述编码器以及所述PARK变换模块连接；所述磁链观测器用于将所述编码器采集的转速以及所述PARK变换模块输出的第三数据转换成位置角数据，作为所述PARK逆变换模块以及所述PARK变换模块变换时的参考角。

在本实用新型可选的实施例中，所述调节模块包括：第一加法器、速度调节器、第二加法器、第三加法器、第一电流调节器和第二电流调节器；所述第一加法器分别与所述编码器和所述速度调节器连接，所述第二加法器分别与所述速度调节器、所述PARK变换模块和所述第一电流调节器连接，所述第一电流调节器与所述PARK逆变换模块连接，所述第三加法器分别与所述PARK变换模块和所述第二电流调节器连接，所述第二电流调节器与所述PARK逆变换模块连接。

在本实用新型可选的实施例中，所述第一加法器、所述速度调节器、所述第二加法器、所述第一电流调节器、所述PARK逆变换模块、所述SVPWM模块、所述逆变器、所述交流电机以及所述编码器构成转速闭环控制单元。

在本实用新型可选的实施例中，所述第三加法器、所述第二电流调节器、所述PARK逆变换模块、所述SVPWM模块、所述逆变器、所述Clarke变换模块、所述PARK变换模块以及所述磁链观测器构成电流闭环控制单元。

在本实用新型可选的实施例中，所述电流检测模块为霍尔电流传感器。

在本实用新型可选的实施例中，所述电流检测模块为电流互感器。

在本实用新型可选的实施例中，所述交流电机为三相交流异步电机。

本实用新型实施例提供的交流电机控制装置，包括：逆变器、直流稳压电源、交流电机、驱动控制器和电流检测模块。所述直流稳压电源与所述逆变器连接，所述逆变器分别与所述驱动控制器和所述交流电机连接，所述电流检测模块分别与所述驱动控制器和所述交流电机连接。通过电流检测模块实时采集交流电机的电流，以便驱动控制器根据该电流实时调整逆变器输出的电压，从而实现对该电机的精确控制，以保证交流电机在应用中的稳定运转，以确保整个电机系统的安全、可靠运行。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1示出了本实用新型一实施例提供的一种交流电机控制装置的结构框图。

图2示出了本实用新型实施例提供的驱动控制器的结构框图。

图3示出了本实用新型又一实施例提供的一种交流电机控制装置的结构框图。

图4示出了本实用新型实施例提供的参数辨识流程图。

图标：100－交流电机控制装置；110－直流稳压电源；120－逆变器；130－交流电机；140－驱动控制器；141－调节模块；142－PARK逆变换模块；143－SVPWM模块；144－Clarke变换模块；145－PARK变换模块；150－电流检测模块；160－编码器；170－磁链观测器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供了一种交流电机控制装置100，如图1所示。该交流电机控制装置100包括：逆变器120、直流稳压电源110、交流电机130、驱动控制器140和电流检测模块150。所述直流稳压电源110与所述逆变器120连接，所述逆变器120分别与所述驱动控制器140和所述交流电机130连接，所述电流检测模块150分别与所述驱动控制器140和所述交流电机130连接。

所述逆变器120用于将所述直流稳压电源110输出的直流电逆变为交流电为所述交流电机130供电；所述电流检测模块150用于采集所述交流电机130的电流，并将采集到的电流传输给所述驱动控制器140；所述驱动控制器140用于根据所述电流检测模块150采集的电流控制所述逆变器120输出的电压。

通过电流检测模块150实时采集交流电机130的电流，以便驱动控制器140根据该电流实时调整逆变器120输出的电压，从而实现对该电机的精确控制，以保证交流电机130在应用中的稳定运转，以确保整个电机系统的安全、可靠运行。

其中，所述电流检测模块150可以是霍尔电流传感器，也可以是电流互感器或其他类型的传感器。

其中，优选地，所述交流电机130为三相交流异步电机，此外，还可以是三相交流同步电机。

其中，电流检测模块150的数量与交流电机130的相数相同，例如，本实施例中，由于该交流电机130为三相交流异步电机，因此，电流检测模块150的数量为三个，分别用于检测A相、B相、C相的电流。

其中，所述驱动控制器140作为整个电机系统的控制中枢，以控制交流电机130的控制精度，例如在负载较轻的情况下实现降压节能控制；以及在要求精确转矩控制的场合实现交流电机130的精确控制等。作为一种可选的实施方式，如图2所示。该驱动控制器140集成有调节模块141、PARK逆变换模块142、SVPWM模块143、PARK变换模块145和Clarke变换模块144。

所述Clarke变换模块144与所述PARK变换模块145连接，所述PARK变换模块145与所述调节模块141连接，所述调节模块141与所述PARK逆变换模块142连接，所述PARK逆变换模块142与所述SVPWM模块143连接，所述SVPWM模块143与所述逆变器120连接，所述Clarke变换模块144与所述电流检测模块150连接。

所述Clarke变换模块144用于将所述电流检测模块150采集的第一数据(ia、ib、ic)从三相坐标轴转换到静止两相坐标轴输出第二数据(isα、isβ)；所述PARK变换模块145用于将所述第二数据从静止两相坐标轴转换到旋转两相坐标轴输出第三数据(id、iq)；所述调节模块141用于对所述第三数据进行调节输出第四数据(Uq*、Ud*)；所述PARK逆变换模块142用于将所述第四数据从旋转两相坐标轴转转换到静止两相坐标轴输出第五数据(Uα*、Uβ*)；所述SVPWM模块143用于基于所述第五数据输出PWM脉冲信号去控制所述逆变器120。

作为一种可选的实施方式，如图3所示，所述交流电机控制装置100还包括：编码器160以及磁链观测器170。所述编码器160分别与所述交流电机130和所述调节模块141连接；所述编码器160用于采集所述交流电机130的转速，并将采集得到的转速传输给所述调节模块141。所述磁链观测器170分别与所述PARK逆变换模块142、所述编码器160以及所述PARK变换模块145连接；所述磁链观测器170用于将所述编码器160采集的转速以及所述PARK变换模块145输出的第三数据转换成位置角数据，作为所述PARK逆变换模块142以及所述PARK变换模块145变换时的参考角。

其中，可选地，所述调节模块141包括：第一加法器、速度调节器、第二加法器、第三加法器、第一电流调节器和第二电流调节器。所述第一加法器分别与所述编码器160和所述速度调节器连接，所述第二加法器分别与所述速度调节器、所述PARK变换模块145和所述第一电流调节器连接，所述第一电流调节器与所述PARK逆变换模块142连接，所述第三加法器分别与所述PARK变换模块145和所述第二电流调节器连接，所述第二电流调节器与所述PARK逆变换模块142连接。

其中，速度调节器(输入为n＊以及n，输出为iq＊)用于加快转速响应时间，调节稳态进度；第一电流调节器(输入为iq＊以及iq，输出为Uq＊)、第二电流调节器(输入为id＊以及id，输出为Ud＊)用于加快电流响应时间，调节稳态进度。

其中，利用上述的交流电机控制装置100可以对辨识出交流异步电机的各个参数，例如，用于测量交流异步电机的定子电阻、转子电阻、定转子漏感等参数。

例如，在对定子电阻、转子电阻、以及定转子漏感等参数辨识过程中，需要在驱动控制器140中实现控制策略，下面以功率为22kw的交流异步电机为例说明使用本实用新型进行测量的具体过程，包括以下步骤：

1、设置PWM占空比，通过逆变器120对电机施加一个固定的空间矢量，待电流稳定后，采样电机的A相电压Uas和A相电流Ias。根据(uasi为每次采样的A相电压，iasi为每次采样的A相电流)，运用最小二乘法离线计算定子电阻，得到定子电阻的计算结果，只要30至40次采样，(大约0.6至0.8s)，辨识参数就收敛到真值，至此，完成交流异步电机定子电阻的辨识过程；

2、给交流异步电机的一相开路，另外两相之间通入单相正弦激励，使绕组中通过的电流达到额定值，此时采样一个周期定子上的电压、电流，通过FFT变换对采样点进行处理，得到电压幅值Uab、电流幅值Ia、电流后相位θ，得到交流异步电机等效回路电阻等效回路电抗

3、设转子电阻为Rr，定、转子漏抗分别为X1、X2，由前面所计算定子电阻RS、交流异步电机等效回路电阻R、等效回路电抗X，根据Rr＝R-RS，

4、断开电机所有负载，通入基频50Hz激励，交流异步电机运行1min，采样一个周期定子上的电压、电流，通过FFT变换，得到电压幅值、电流幅值以及电流滞后相位，分别记为Uab′、Ia′、θ′，由励磁电感其中X1在上一步骤中已得出。

其中，为了便于理解上述的过程，可以结合图4所示的流程图进行理解。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。