專利名稱：交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)和方法及其逆變器電壓誤差測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)及其誤差測(cè)量方法，尤其是涉及一種應(yīng)用于交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的考慮逆變器電壓誤差的交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)及誤差測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
交流傳動(dòng)系統(tǒng)是指以交流電機(jī)為控制對(duì)象，對(duì)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)的新型傳動(dòng)系統(tǒng)。與直流傳動(dòng)系統(tǒng)相比，交流傳動(dòng)系統(tǒng)具有良好的牽引性能，功率因素高，體積小，重量輕，運(yùn)行可靠。交流傳動(dòng)系統(tǒng)正逐步取代直流傳動(dòng)系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，國民生活和國防建設(shè)等領(lǐng)域。交流傳動(dòng)系統(tǒng)一般由控制系統(tǒng)、主回路和控制對(duì)象等構(gòu)成，其中主回路是指由直 流母線，直流支撐電容，以及功率開關(guān)半導(dǎo)體器件組成的變流器；控制系統(tǒng)則包括基于高速微處理器的硬件平臺(tái)，和實(shí)時(shí)運(yùn)算的各種控制算法。它通過對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)中電機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)電流和直流母線電壓等信號(hào)的采集和處理，根據(jù)要求的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩指令，控制主回路中功率半導(dǎo)體器件的通斷進(jìn)行PWM控制以調(diào)節(jié)作用于電機(jī)的交流電壓的幅值和頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩的控制。PWMCPulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制)是交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)中極其重要組成部分，該部分的功能是根據(jù)輸入的參考電壓和當(dāng)前直流母線電壓，調(diào)節(jié)控制主回路功率半導(dǎo)體器件通斷的脈沖信號(hào)的寬度，使主回路輸出的基波電壓等于隨輸入的參考電壓。其中SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation)為空間矢量脈沖寬度調(diào)制。在逆變器控制中，由于開關(guān)器件固有開關(guān)時(shí)間的影響，開通時(shí)間往往小于關(guān)斷時(shí)間，因此很容易導(dǎo)致同一相的上下兩個(gè)開關(guān)管發(fā)生同時(shí)導(dǎo)通的現(xiàn)象而造成短路故障，為了防止故障的產(chǎn)生，通常設(shè)置一定的開通延時(shí)時(shí)間Td，稱之為死區(qū)時(shí)間，以保證同相的一個(gè)開關(guān)器件完全關(guān)斷后，另外一個(gè)開關(guān)器件才開通。脈寬調(diào)制技術(shù)廣泛應(yīng)用于交流傳動(dòng)系統(tǒng)中，目前工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的為電壓型逆變器，通過功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)進(jìn)行輸出電壓的調(diào)制以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的控制。由于半導(dǎo)體器件的本身固有特性和控制系統(tǒng)的器件延時(shí)等因素，以及逆變器到電機(jī)三相之間連接電纜的內(nèi)阻損耗(電纜越長(zhǎng)電壓損耗越大)，使得實(shí)際電機(jī)端電壓和逆變器理論輸出電壓之間存在一定的幅值和相位誤差，該誤差會(huì)影響交流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制效果(尤其是在低速小調(diào)制比運(yùn)行工況下)。調(diào)制比為變流器輸出的交流線電壓基波幅值同變流器輸入的直流電壓值之比。根據(jù)功率半導(dǎo)體的器件特性，器件導(dǎo)通時(shí)存在一定的導(dǎo)通電壓降。并且由于器件導(dǎo)通時(shí)存在一定的內(nèi)阻，因此通過電流時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一定的電壓降。同時(shí)，逆變器和電機(jī)三相之間連接電纜的阻值會(huì)影響逆變器的輸出電壓，造成實(shí)際輸出電壓和理論輸出電壓之間存在一定的誤差，影響系統(tǒng)的控制性能。逆變器存在一定的開通延時(shí)和關(guān)斷延時(shí)，其中的關(guān)斷延時(shí)和導(dǎo)通電流存在非線性關(guān)系。在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中為防止同一相的上下橋臂同時(shí)導(dǎo)通造成的母線短路損壞器件，加入了一定的死區(qū)時(shí)間。另外，逆變器三相輸出端和電機(jī)三相之間的連接線纜也存在一定的內(nèi)阻，并且線纜越長(zhǎng)內(nèi)阻越大，因此造成的壓降也越大。這些因素都會(huì)影響逆變器的輸出電壓，在低速運(yùn)行區(qū)域或調(diào)制比較小的運(yùn)行情況下，誤差影響更加明顯，甚至?xí)斐煽刂剖?。因此，提出一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)逆變器電壓誤差的測(cè)量方法及具有該誤差補(bǔ)償功能的交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)及其方法成為亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種考慮逆變器電壓誤差的交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)和方法及其逆變器電壓誤差測(cè)量方法，該系統(tǒng)和方法及其逆變器電壓誤差測(cè)量方法能夠極大地提高系統(tǒng)的控制性能，尤其是低速或小調(diào)制比下，能夠減小逆變器電壓誤差造成的影響。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方 案，一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)矩給定單元，用于設(shè)定電機(jī)輸出的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令；磁鏈計(jì)算單元，用于進(jìn)行磁鏈指令的計(jì)算和設(shè)定；指令電流計(jì)算單元，根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令和磁鏈指令進(jìn)行d軸指令電流和q軸指令電流G的計(jì)算；轉(zhuǎn)差頻率計(jì)算單元，用于根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令和磁鏈指令計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率；定子頻率計(jì)算單元，根據(jù)測(cè)速單元反饋的速度ω和轉(zhuǎn)差頻率計(jì)算出電機(jī)的定子頻率ω s ；角度計(jì)算單元，對(duì)電機(jī)的定子頻率進(jìn)行積分，計(jì)算出定子的旋轉(zhuǎn)角度Θ ；反饋電流計(jì)算單元，根據(jù)檢測(cè)到的電機(jī)相電流經(jīng)坐標(biāo)變化后得到d軸反饋電流Id和q軸反饋電流Iti ;PI調(diào)節(jié)單元,d軸指令電流/，q軸指令電流^分別與d軸反饋電流Id, q軸反饋電流1 進(jìn)行差分處理，然后通過PI調(diào)節(jié)單元進(jìn)行PI控制，得到d軸電壓指令f/〗和q軸電壓指V電壓坐標(biāo)變換單元，將d軸電壓指令f/丨和q軸電壓指令f ^變換到靜止坐標(biāo)系上的α軸電壓指令f/I和β軸電壓指令U;;PWM調(diào)制單元，進(jìn)行目標(biāo)輸出電壓的調(diào)制，根據(jù)α軸電壓指令K和β軸電壓指令%得到PWM輸出控制信號(hào)S ' ab。，控制逆變器各相開關(guān)器件的通斷；誤差補(bǔ)償單元，根據(jù)電機(jī)的三相電流得出逆變器的電壓誤差，對(duì)PWM輸出控制信號(hào)S ' ab。進(jìn)行修正以對(duì)逆變器的電壓誤差進(jìn)行預(yù)先補(bǔ)償，得到最終的PWM輸出控制信號(hào)Sab。，使得電機(jī)的實(shí)際端電壓與理論電壓一致。作為本發(fā)明一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，磁鏈計(jì)算單元根據(jù)電機(jī)的輸出頻率進(jìn)行弱磁控制，計(jì)算并輸出設(shè)定磁鏈指令，實(shí)現(xiàn)電機(jī)在基頻以下按恒轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，在基頻以上按恒功率進(jìn)行控制。作為本發(fā)明一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，誤差補(bǔ)償單元根據(jù)電機(jī)的三相電流，通過查表或在線計(jì)算的方式得到逆變器的電壓誤差，然后將此電壓誤差折算成逆變器需要提前或推后開通或關(guān)斷的時(shí)間，形成新的PWM輸出控制信號(hào)Sab。對(duì)逆變器的電壓誤差進(jìn)行補(bǔ)償。本發(fā)明還另外具體提供了一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方法的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟SlOO :轉(zhuǎn)矩給定單元設(shè)定電機(jī)輸出的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令；SlOl :磁鏈計(jì)算單元進(jìn)行磁鏈指令的計(jì)算和設(shè)定；S102 :指令電流計(jì)算單元根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令和磁鏈指令進(jìn)行d軸指令電流<和q軸指令電流<的計(jì)算； S103:轉(zhuǎn)差頻率計(jì)算單元根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令和磁鏈指令計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率ω ；
r ，S104 :定子頻率計(jì)算單元根據(jù)測(cè)速單元反饋的速度ω和轉(zhuǎn)差頻率計(jì)算出電機(jī)的定子頻率ω S ；S105:角度計(jì)算單元對(duì)電機(jī)的定子頻率進(jìn)行積分，計(jì)算出定子的旋轉(zhuǎn)角度Θ ；S106 :反饋電流計(jì)算單元根據(jù)檢測(cè)到的電機(jī)相電流經(jīng)坐標(biāo)變化后得到d軸反饋電流Id和q軸反饋電流ItJ ;S107 d軸指令電流，q軸指令電流<與d軸反饋電流Id, q軸反饋電流Itl分別進(jìn)行差分處理后，由PI調(diào)節(jié)單元進(jìn)行PI控制，得到d軸電壓指令t/ .和q軸電壓指令&S108 電壓坐標(biāo)變換單元將d軸電壓指令f/和q軸電壓指令％變換到靜止坐標(biāo)系上的α軸電壓指令和β軸電壓指令^ ;S109 :PWM調(diào)制單元進(jìn)行目標(biāo)輸出電壓的調(diào)制，根據(jù)α軸電壓指令C/〗和β軸電壓指令^得到PWM輸出控制信號(hào)S ’ abc,控制逆變器各相開關(guān)器件的通斷；SllO :誤差補(bǔ)償單元根據(jù)電機(jī)的三相電流得出逆變器的電壓誤差，對(duì)PWM輸出控制信號(hào)S ' ab。進(jìn)行修正以對(duì)逆變器的電壓誤差進(jìn)行預(yù)先補(bǔ)償，得到最終的PWM輸出控制信號(hào)Sab。，使得電機(jī)的實(shí)際端電壓與理論電壓一致。作為本發(fā)明一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方法技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟SllO中誤差補(bǔ)償單元根據(jù)電機(jī)三相電流，得出逆變器的電壓誤差的過程進(jìn)一步包括以下步驟誤差補(bǔ)償單元根據(jù)電機(jī)的三相電流，通過查表或在線計(jì)算的方式得到逆變器總的電壓誤差，然后將此電壓誤差折算成逆變器需要提前或推后開通或關(guān)斷的時(shí)間，形成新的PWM輸出控制信號(hào)Sab。對(duì)逆變器的電壓誤差進(jìn)行補(bǔ)償。本發(fā)明還另外具體提供了一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的逆變器電壓誤差測(cè)量方法，一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的逆變器電壓誤差測(cè)量方法，包括以下步驟SlO :在交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)離線狀態(tài)下采用電流控制，對(duì)電機(jī)通以一定的指令電流，同時(shí)測(cè)量電機(jī)的實(shí)際反饋電流；Sll :將指令電流和反饋電流的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，得到一個(gè)電壓輸出；S12 :步驟Sll中的所述電壓輸出和消耗在電機(jī)內(nèi)阻上的電壓之間的差值即為逆變器的電壓誤差；S13 :通過調(diào)節(jié)指令電流的大小，得到每個(gè)電流值下對(duì)應(yīng)的逆變器的電壓誤差，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理形成列表。作為本發(fā)明一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的逆變器電壓誤差測(cè)量方法技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，逆變器電壓誤差測(cè)量方法進(jìn)一步包括以下步驟S200 :測(cè)定電機(jī)的等效定子電阻R' s ；S201 :施加流過電機(jī)其中兩相的導(dǎo)通電流in，另外一相不通過電流；根據(jù)電流^和實(shí)際反饋的電流值進(jìn)行PI控制調(diào)節(jié)，得到穩(wěn)定狀態(tài)下的逆變器的理論輸出電壓U1,根據(jù)公式6得到逆變器的電壓誤差Merrjm =- - Rs X im、,S202 :調(diào)節(jié)導(dǎo)通電流im，(iffl= I1,imax)，分別得到逆變器的電壓誤差
, ^ieirh ,…，Δ吣,_，然后對(duì)電壓誤差進(jìn)行曲線擬合，得到導(dǎo)通電流和電壓誤差的非線性關(guān)系。
作為本發(fā)明一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的逆變器電壓誤差測(cè)量方法技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，電機(jī)的等效定子電阻R丨s為逆變器的開關(guān)器件內(nèi)阻Rm、電機(jī)的定子電阻Rs、電纜電阻&之和。作為本發(fā)明一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的逆變器電壓誤差測(cè)量方法技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，電機(jī)的等效定子電阻R丨s的測(cè)定過程包括以下步驟在電機(jī)的其中兩相之間加以一直流電壓，電機(jī)的另外一相不通過電流，將逆變器的開關(guān)器件等效為內(nèi)阻Rm和誤差電壓Auot，首先使流過的電流值為I1，通過對(duì)電流I1和反饋的實(shí)際電流的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到穩(wěn)定狀態(tài)下的逆變器理論輸出電壓U1 ;然后使流過的電流值為i2，通過對(duì)電流i2和反饋的實(shí)際電流的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到穩(wěn)定狀態(tài)下的逆
變器理論輸出電壓U2，得到電機(jī)的等效定子電阻尺。
丄 k ~h作為本發(fā)明一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的逆變器電壓誤差測(cè)量方法技術(shù)方案的另一種改進(jìn)，電機(jī)的等效定子電阻R丨s的測(cè)定過程包括以下步驟在電機(jī)的A，B和C相均通過電流，其中一相的幅值是另外兩相的兩倍，將逆變器的開關(guān)器件等效為內(nèi)阻Rm和誤差電壓Auot，首先使流過的電流值為I1，通過對(duì)電流I1和反饋的實(shí)際電流的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到穩(wěn)定狀態(tài)下的逆變器理論輸出電壓U1 ;然后使流過的電流值為i2，通過對(duì)電流i2和反饋的實(shí)際電流的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到穩(wěn)定狀態(tài)下的逆變
器理論輸出電壓U2，得到電機(jī)的等效定子電阻夂=。
J Ιγ —作為本發(fā)明一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的逆變器電壓誤差測(cè)量方法技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，逆變器電壓誤差測(cè)量方法進(jìn)一步包括以下步驟S300 :在電機(jī)的Α，Β相之間通以一定的電流I111，電機(jī)的C相斷開，得到公式9 ;對(duì)電機(jī)的B，C相之間同樣通以電流4，電機(jī)的A相斷開，得到公式10 ;對(duì)電機(jī)的C，A之間通以電流im，電機(jī)的B相斷開，得到公式11 ΔU1+ Δu6 = uab-2*R ' s*im = Au ; AB(9)ΔU3+ Δu2 = ubc-2*R ' s*im = Δu ; BC(10)Δu5+ ΔU4 = uca-2*R ; s*im = Au ; CA(11)其中，Au1,Au2, Au3, Au4, Au5, Λ U6 分別為開關(guān)器件 V1, V2，V3，V4，V5，V6 的電壓誤差，Uab為A，B相之間的電壓，uBC為B，C相之間的電壓，uCA為A，C相之間的電壓，Au丨AB為A，B相的電壓誤差，Λ %為B，C相的電壓誤差，Λ C，A相的電壓誤差。S301 :根據(jù)逆變器同一相的開關(guān)器件的上下兩個(gè)橋臂特性一致，誤差一致，即ΔU1 = Δu4, ΔU3 = Δu6，ΔU2 = ΔU5(12)S302 :根據(jù)公式9、10、11、12得到各個(gè)電壓誤差；S303 :同樣，通過調(diào)節(jié)導(dǎo)通電流im，如(im = I1, i2，· · ·，imax)，分別得到逆變器每相與之對(duì)應(yīng)的電壓誤差-—，Kh，…，&1,、,_然后對(duì)電壓誤差分別進(jìn)行曲線擬合，得到導(dǎo)通電流和電壓誤差的非線性關(guān)系。作為本發(fā)明一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的逆變器電壓誤差測(cè)量方法技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，電機(jī)的等效定子電阻R丨s的測(cè)定過程包括以下步驟在電機(jī)的A，B相之間通以電流I，電機(jī)的C相斷開，得到電機(jī)A，B相的等效電阻R ’ sl ;在電機(jī)的B，C相之間通以電流I，電機(jī)的A相斷開，得到電機(jī)B，C相的等效電阻ITs2 ;在電機(jī)的C，A相之間通以電流I，電機(jī)的B相斷開，得到電機(jī)C，A相的等效電阻R ; s3，
則電機(jī)的等效定子電阻為
權(quán)利要求
1.一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng),其特征在于,包括 轉(zhuǎn)矩給定單元(I)，用于設(shè)定電機(jī)(13 )輸出的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令； 磁鏈計(jì)算單元(2 )，用于進(jìn)行磁鏈指令的計(jì)算和設(shè)定； 指令電流計(jì)算單元(3 )，根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令和磁鏈指令進(jìn)行d軸指令電流和q軸指令電流<的計(jì)算； 轉(zhuǎn)差頻率計(jì)算單元(4)，用于根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令和磁鏈指令計(jì)算電機(jī)(13)的轉(zhuǎn)差頻率CO ；r ， 定子頻率計(jì)算單元(5)，根據(jù)測(cè)速單元(14)反饋的速度《和轉(zhuǎn)差頻率計(jì)算出電機(jī)(13)的定子頻率Ws ； 角度計(jì)算單元(6)，對(duì)電機(jī)(13)的定子頻率進(jìn)行積分，計(jì)算出定子的旋轉(zhuǎn)角度0 ； 反饋電流計(jì)算單元(7)，根據(jù)檢測(cè)到的電機(jī)(13)相電流經(jīng)坐標(biāo)變化后得到d軸反饋電流Id和q軸反饋電流I,; PI調(diào)節(jié)單元(8), d軸指令電流，q軸指令電流&分別與d軸反饋電流Id, q軸反饋電流I,進(jìn)行差分處理，然后通過PI調(diào)節(jié)單元(8)進(jìn)行PI控制，得到d軸電壓指令C/和q軸電壓指令; 電壓坐標(biāo)變換單元(9)，將d軸電壓指令(和q軸電壓指令變換到靜止坐標(biāo)系上的a軸電壓指令和P軸電壓指令 PWM調(diào)制單元(10)，進(jìn)行目標(biāo)輸出電壓的調(diào)制，根據(jù)a軸電壓指令C和P軸電壓指令$得到PWM輸出控制信號(hào)S ' ab。，控制逆變器(12)各相開關(guān)器件的通斷； 誤差補(bǔ)償單元(11)，根據(jù)電機(jī)(13)的三相電流得出逆變器(12)的電壓誤差，對(duì)PWM輸出控制信號(hào)S ' ab。進(jìn)行修正以對(duì)逆變器(12)的電壓誤差進(jìn)行預(yù)先補(bǔ)償，得到最終的PWM輸出控制信號(hào)Sab。，使得電機(jī)(13)的實(shí)際端電壓與理論電壓一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述磁鏈計(jì)算單元(2)根據(jù)電機(jī)(13)的輸出頻率進(jìn)行弱磁控制，計(jì)算并輸出設(shè)定磁鏈指令，實(shí)現(xiàn)電機(jī)(13)在基頻以下按恒轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，在基頻以上按恒功率進(jìn)行控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述誤差補(bǔ)償單元(11)根據(jù)電機(jī)(13)的三相電流，通過查表或在線計(jì)算的方式得到逆變器(12)的電壓誤差，然后將此電壓誤差折算成逆變器(12)需要提前或推后開通或關(guān)斷的時(shí)間，形成新的PWM輸出控制信號(hào)Sab。對(duì)逆變器(12)的電壓誤差進(jìn)行補(bǔ)償。
4.一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步驟 .100:轉(zhuǎn)矩給定單元(I)設(shè)定電機(jī)(13)輸出的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令； . 5101:磁鏈計(jì)算單元(2)進(jìn)行磁鏈指令的計(jì)算和設(shè)定； . 5102:指令電流計(jì)算單元(3 )根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令和磁鏈指令進(jìn)行d軸指令電流和q軸指令電流<的計(jì)算； . 5103:轉(zhuǎn)差頻率計(jì)算單元(4)根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令和磁鏈指令計(jì)算電機(jī)(13)的轉(zhuǎn)差頻率CO ；r ， . 5104:定子頻率計(jì)算單元(5)根據(jù)測(cè)速單元(14)反饋的速度Co和轉(zhuǎn)差頻率計(jì)算出電機(jī)(13)的定子頻率Ws ； s105:角度計(jì)算單元(6)對(duì)電機(jī)(13)的定子頻率進(jìn)行積分，計(jì)算出定子的旋轉(zhuǎn)角度.0 ; s106:反饋電流計(jì)算單元(7)根據(jù)檢測(cè)到的電機(jī)(13)相電流經(jīng)坐標(biāo)變化后得到d軸反饋電流Id和q軸反饋電流I,; s107d軸指令電流，Q軸指令電流<與d軸反饋電流Id，q軸反饋電流Itl分別進(jìn)行差分處理后，由PI調(diào)節(jié)單元(8)進(jìn)行PI控制，得到d軸電壓指令^和q軸電壓指令 s5108:電壓坐標(biāo)變換單元(9)將d軸電壓指令C/〗和q軸電壓指令C/:變換到靜止坐標(biāo)系上的a軸電壓指令C/I和P軸電壓指令 s109:PWM調(diào)制單元(10)進(jìn)行目標(biāo)輸出電壓的調(diào)制，根據(jù)a軸電壓指令 /和P軸電壓指令％得到PWM輸出控制信號(hào)S ' ab。，控制逆變器(12)各相開關(guān)器件的通斷； s110:誤差補(bǔ)償單元(11)根據(jù)電機(jī)(13)的三相電流得出逆變器(12)的電壓誤差，對(duì)PWM輸出控制信號(hào)S ' ab。進(jìn)行修正以對(duì)逆變器(12)的電壓誤差進(jìn)行預(yù)先補(bǔ)償，得到最終的PWM輸出控制信號(hào)Sab。，使得電機(jī)(13)的實(shí)際端電壓與理論電壓一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述步驟SllO中誤差補(bǔ)償單元(11)根據(jù)電機(jī)三相電流，得出逆變器(12)的電壓誤差的過程進(jìn)一步包括以下步驟 所述誤差補(bǔ)償單元(11)根據(jù)電機(jī)(13)的三相電流，通過查表或在線計(jì)算的方式得到逆變器(12)總的電壓誤差，然后將此電壓誤差折算成逆變器(12)需要提前或推后開通或關(guān)斷的時(shí)間，形成新的PWM輸出控制信號(hào)Sab。對(duì)逆變器(12)的電壓誤差進(jìn)行補(bǔ)償。
6.一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的逆變器電壓誤差測(cè)量方法，其特征在于，所述電壓誤差測(cè)量方法包括以下步驟 s10:在交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)離線狀態(tài)下采用電流控制，對(duì)電機(jī)(13)通以一定的指令電流，同時(shí)測(cè)量電機(jī)(13)的實(shí)際反饋電流； s11:將指令電流和反饋電流的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，得到一個(gè)電壓輸出； S12:步驟Sll中的所述電壓輸出和消耗在電機(jī)(13)內(nèi)阻上的電壓之間的差值即為逆變器(12)的電壓誤差； S13 :通過調(diào)節(jié)指令電流的大小，得到每個(gè)電流值下對(duì)應(yīng)的逆變器(12)的電壓誤差，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理形成列表。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的逆變器電壓誤差測(cè)量方法，其特征在于，所述逆變器電壓誤差測(cè)量方法進(jìn)一步包括以下步驟 s200:測(cè)定電機(jī)(13)的等效定子電阻IT s ； s201:施加流過電機(jī)(13)其中兩相的導(dǎo)通電流im，另外一相不通過電流；根據(jù)電流im和實(shí)際反饋的電流值進(jìn)行PI控制調(diào)節(jié)，得到穩(wěn)定狀態(tài)下的逆變器(12)的理論輸出電壓U1,根據(jù)公式6得到逆變器(12)的電壓誤差 s202:調(diào)節(jié)導(dǎo)通電流im，(iffl=分別得到逆變器(12)的電壓誤差A(yù) err,h，^errJ2也 ，…，，然后對(duì)電壓誤差進(jìn)行曲線擬合，得到導(dǎo)通電流和電壓誤差的非線性關(guān)系。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的逆變器電壓誤差測(cè)量方法，其特征在于，所述電機(jī)(13)的等效定子電阻R ' 3為逆變器(12)的開關(guān)器件內(nèi)阻Rm、電機(jī)(13)的定子電阻Rs、電纜電阻&之和。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的逆變器電壓誤差測(cè)量方法，其特征在于，所述電機(jī)(13)的等效定子電阻R ' s的測(cè)定過程包括以下步驟 在電機(jī)(13)的其中兩相之間加以一直流電壓，電機(jī)(13)的另外一相不通過電流，將逆變器(12)的開關(guān)器件等效為內(nèi)阻Rm和誤差電壓Aum，首先使流過的電流值為I1，通過對(duì)電流I1和反饋的實(shí)際電流的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到穩(wěn)定狀態(tài)下的逆變器理論輸出電壓U1 ;然后使流過的電流值為i2，通過對(duì)電流i2和反饋的實(shí)際電流的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到穩(wěn)定狀 態(tài)下的逆變器理論輸出電壓U2，得到電機(jī)(13)的等效定子電阻
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的逆變器電壓誤差測(cè)量方法，其特征在于，所述電機(jī)(13)的等效定子電阻R ' s的測(cè)定過程包括以下步驟 在電機(jī)(13)的A，B和C相均通過電流，其中一相的幅值是另外兩相的兩倍，將逆變器(12)的開關(guān)器件等效為內(nèi)阻Rm和誤差電壓Au6 ，首先使流過的電流值為I1，通過對(duì)電流^和反饋的實(shí)際電流的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到穩(wěn)定狀態(tài)下的逆變器理論輸出電壓U1 ;然后使流過的電流值為i2，通過對(duì)電流i2和反饋的實(shí)際電流的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到穩(wěn)定狀態(tài)下的逆變器理論輸出電壓U2，得到電機(jī)(13)的等效定子電阻
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的逆變器電壓誤差測(cè)量方法，其特征在于，所述逆變器電壓誤差測(cè)量方法進(jìn)一步包括以下步驟 5300:在電機(jī)(13)的A，B相之間通以一定的電流4，電機(jī)(13)的C相斷開，得到公式9 ;對(duì)電機(jī)(13)的B，C相之間同樣通以電流4，電機(jī)(13)的A相斷開，得到公式10 ;對(duì)電機(jī)(13)的C，A之間通以電流4，電機(jī)(13)的B相斷開，得到公式11 AU1+Au6 = uAB_2*R ' s*im = Au ;(9) Au3+Au2 = uBC_2*R ' s*im = Au ; BC(10) Au5+Au4 = uCA_2*R ' s*im = Au ; CA(11) 其中，Au1, Au2, Au3, Au4, Au5, A u6分別為開關(guān)器件V1, V2，V3，V4，V5，V6的電壓誤差，Uab為A，B相之間的電壓，uBC為B，C相之間的電壓，uCA為A，C相之間的電壓，Au ; AB為A，B相的電壓誤差，Au' B，C相的電壓誤差，Au ' C，A相的電壓誤差； 5301:根據(jù)逆變器(12)同一相的開關(guān)器件的上下兩個(gè)橋臂特性一致，誤差一致，即 AU1 = Au4, Au3 = Au6, Au2 = AU5(12) 5302:根據(jù)公式9、10、11、12得到各個(gè)電壓誤差； 5303:同樣，通過調(diào)節(jié)導(dǎo)通電流im，如(im = I1, i2，. . .，i_)，分別得到逆變器(12)的每相與之對(duì)應(yīng)的電壓誤差，^err>…，■然后對(duì)電壓誤差分別進(jìn)行曲線擬合，得到導(dǎo)通電流和電壓誤差的非線性關(guān)系。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的逆變器電壓誤差測(cè)量方法，其特征在于，所述電機(jī)(13)的等效定子電阻R ' s的測(cè)定過程包括以下步驟 在電機(jī)(13)的A，B相之間通以電流I，電機(jī)(13)的C相斷開，得到電機(jī)A，B相的等效電阻R ; sl ;在電機(jī)(13)的B，C相之間通以電流I，電機(jī)(13)的A相斷開，得到電機(jī)B，C相的等效電阻R丨s2 ;在電機(jī)(13)的C，A相之間通以電流I，電機(jī)(13)的B相斷開，得到電機(jī) C，A相的等效電阻R 1 s3，則電機(jī)(13)的等效定子電阻為允
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的逆變器電壓誤差測(cè)量方法，其特征在于，所述電機(jī)(13)的等效定子電阻R ' s的測(cè)定過程包括以下步驟 在電機(jī)(13)的A，B相之間分別通以電流I和-I，電機(jī)(13)的C相斷開，分別得到電機(jī)A，B相的等效電阻R ' sl，R ’ s4 ;在電機(jī)(13)的B，C相之間分別通以電流I和-I，電機(jī)(13)的A相斷開，分別得到電機(jī)B，C相的等效電阻得到R' s2，R' 35;在電機(jī)(13)的(，八相之間分別通以電流I和-I，電機(jī)(13)的B相斷開，分別得到電機(jī)C，A相的等效電阻R丨33和1^ s6，則電機(jī)(13)的等效定子電阻為
14.根據(jù)權(quán)利要求8或11所述的一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的逆變器電壓誤差測(cè)量方法，其特征在于，所述逆變器(12)因關(guān)斷延時(shí)導(dǎo)致的電壓誤差為逆變器(12)的總誤差電壓減去因開關(guān)器件死區(qū)時(shí)間和開通延時(shí)導(dǎo)致的電壓誤差。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)和方法及其逆變器電壓誤差測(cè)量方法，轉(zhuǎn)矩給定單元設(shè)定電機(jī)輸出的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令，磁鏈計(jì)算單元進(jìn)行磁鏈指令的計(jì)算和設(shè)定，誤差補(bǔ)償單元根據(jù)電機(jī)三相電流得出逆變器電壓誤差，對(duì)PWM輸出控制信號(hào)進(jìn)行修正以對(duì)逆變器的電壓誤差進(jìn)行預(yù)先補(bǔ)償，得到最終的PWM輸出控制信號(hào)，使得電機(jī)的實(shí)際端電壓與理論電壓一致。誤差補(bǔ)償單元根據(jù)電機(jī)的三相電流，通過查表或在線計(jì)算的方式得到逆變器總的電壓誤差，然后將此電壓誤差折算成逆變器提前或推后開通或關(guān)斷的時(shí)間，形成新的PWM輸出控制信號(hào)對(duì)逆變器電壓誤差進(jìn)行補(bǔ)償。本發(fā)明能夠極大地提高系統(tǒng)控制性能，尤其在低速或小調(diào)制比下，能夠減小逆變器電壓誤差造成的影響。
文檔編號(hào)H02P21/00GK102811013SQ20121026840
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者劉可安, 尚敬, 馮江華, 倪大成, 劉勇, 梅文慶, 張玉婷 申請(qǐng)人:株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司