一種永磁同步電機(jī)并聯(lián)矢量控制方案的制作方法
【專利摘要】一種永磁同步電機(jī)并聯(lián)矢量控制方案。矢量控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于感應(yīng)電機(jī)、永磁同步電機(jī)、伺服電機(jī)的控制中，傳統(tǒng)的電機(jī)矢量控制系統(tǒng)采用一臺(tái)逆變器控制一臺(tái)電機(jī)。但在某些使用場(chǎng)合，如電動(dòng)汽車、電力機(jī)車、風(fēng)扇、空調(diào)系統(tǒng)等，往往需要2臺(tái)甚至多臺(tái)電機(jī)同時(shí)工作。本發(fā)明的目的是提出一種一臺(tái)矢量逆變器同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)永磁同步電機(jī)的控制方案。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：現(xiàn)有矢量控制系統(tǒng)采用一臺(tái)逆變器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)永磁同步電機(jī)，本發(fā)明提出了一種一臺(tái)逆變器同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)永磁同步電機(jī)的控制方案，節(jié)約了矢量控制器的硬件成本。本發(fā)明控制方案在計(jì)算量方面并不比傳統(tǒng)矢量控制復(fù)雜，對(duì)豐富永磁同步電機(jī)矢量控制理論具有實(shí)際意義。
【專利說明】
-種永磁同步電機(jī)并聯(lián)矢量控制方案
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及永磁同步電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種永磁同步電機(jī)并聯(lián)矢量 控制方法，可應(yīng)用于風(fēng)扇、空調(diào)系統(tǒng)中兩個(gè)永磁同步電機(jī)的并聯(lián)驅(qū)動(dòng)控制。
【背景技術(shù)】
[0002] 矢量控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于感應(yīng)電機(jī)、永磁同步電機(jī)、伺服電機(jī)的控制中，傳統(tǒng) 的電機(jī)矢量控制系統(tǒng)采用一臺(tái)逆變器控制一臺(tái)電機(jī)。但在某些使用場(chǎng)合，如電動(dòng)汽車、電力 機(jī)車、風(fēng)扇、空調(diào)系統(tǒng)等，往往需要2臺(tái)甚至多臺(tái)電機(jī)同時(shí)工作。例如一種雙貫流變頻空調(diào)， 其室內(nèi)機(jī)中就有兩個(gè)永磁同步電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩套貫流風(fēng)葉輪同時(shí)工作。
[0003] 有學(xué)者提出了感應(yīng)電機(jī)的并聯(lián)矢量控制方案，即可W多臺(tái)電機(jī)共用一臺(tái)矢量控制 逆變器的控制思路。1994年KELECY P Μ等人在IE趾 Power Electronics Specialists Conference中提出了兩臺(tái)感應(yīng)電機(jī)并聯(lián)共用一臺(tái)逆變器的方法。2009年海軍工程大學(xué)憂子 玲等人公開了一種"感應(yīng)電機(jī)并聯(lián)矢量控制系統(tǒng)"（申請(qǐng)?zhí)?00910272737.8)，提出了兩個(gè)感 應(yīng)電機(jī)并聯(lián)由一臺(tái)基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制變頻器驅(qū)動(dòng)的方案，并解決了兩個(gè)電機(jī)由 于參數(shù)不同導(dǎo)致的工作過程中輸出轉(zhuǎn)矩不平衡的問題。
[0004] 矢量控制系統(tǒng)中感應(yīng)電機(jī)可W并聯(lián)運(yùn)行，但關(guān)于永磁同步電機(jī)并聯(lián)矢量控制技術(shù) 之前還未出現(xiàn)過。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提出一種一臺(tái)矢量逆變器同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)永磁同步電機(jī)的控制方 案。矢量控制系統(tǒng)中感應(yīng)電機(jī)可W并聯(lián)運(yùn)行，但關(guān)于永磁同步電機(jī)并聯(lián)矢量控制技術(shù)之前 還未出現(xiàn)過。
[0006] 本發(fā)明的目的可W通過W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種永磁同步電機(jī)并聯(lián)矢量控制系統(tǒng)方法，包括如下步驟：
[000引a)通過采樣測(cè)量到兩臺(tái)電機(jī)并聯(lián)的定子相電流iu、iv，通過計(jì)算獲得第Ξ路定子電 流iw=-iu-iv。與單個(gè)電機(jī)的矢量控制不同，運(yùn)里iu、iv、iw是兩臺(tái)電機(jī)并聯(lián)的定子相電流；
[0009] b)通過位置檢測(cè)編碼器分別得到兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的機(jī)械角度Θη、θτ2,計(jì)算出兩 個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的平均機(jī)械角Θτ=(Θπ+Θτ2)/2,平均電角度0e = p0r，p為電機(jī)極對(duì)數(shù)，對(duì)θτ微 分得到兩個(gè)電機(jī)的平均機(jī)械轉(zhuǎn)速ω r = d0rAlt;
[0010] c)與單個(gè)電機(jī)的矢量控制不同，運(yùn)里是將平均電角度提供給化rk變換及其逆變 換進(jìn)行計(jì)算，將兩電機(jī)并聯(lián)定子相電流iu、iv、iw經(jīng)過進(jìn)行Clarke變換和PA服變換得到兩臺(tái) 電機(jī)并聯(lián)定子電流的d軸分量id和q軸分量i q;
[0011] d)速度環(huán)采用PI調(diào)節(jié)控制，給定轉(zhuǎn)速《set作為速度環(huán)輸入，所述兩個(gè)電機(jī)平均機(jī) 械轉(zhuǎn)速ωτ作為速度環(huán)反饋，速度環(huán)的輸出作為定子電流is,然后通過轉(zhuǎn)矩角β分別計(jì)算出d 軸電流參考量二-長(zhǎng)5化氏和q軸電流參考量馬.=^COS.P;
[0012] e)電流環(huán)采用PI調(diào)節(jié)控制，所述d、q軸電流參考量這、巧為電流環(huán)的輸入量，所述 d、q軸電流分量id、iq為電流環(huán)的反饋，電流環(huán)的輸出作為d、q坐標(biāo)系的電壓分量Vd、Vq;
[OOU] f)所述電壓分量的Vd、Vq根據(jù)平均電角度θβ，通過Park逆變換計(jì)算出αβ直角坐標(biāo)系 的電壓分量V。、％;
[0014] g)所述電壓分量V。、％通過SVPWM計(jì)算功率模塊中六個(gè)功率管導(dǎo)通的占空比；
[0015] h)通過Ξ相PWM逆變器驅(qū)動(dòng)兩個(gè)并聯(lián)的永磁同步電機(jī)工作。
[0016] 該方法包括如下實(shí)現(xiàn)部件:兩個(gè)并聯(lián)的永磁同步電機(jī)、兩個(gè)電機(jī)定子電流采集傳 感器、兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)編碼器、一個(gè)電機(jī)位置角計(jì)算單元、一個(gè)Clarke變換單元、一 個(gè)PA服變換單元、一個(gè)速度環(huán)單元、兩個(gè)電流環(huán)單元、一個(gè)PA服逆變換單元、一個(gè)SVPWM計(jì)算 單元和一個(gè)Ξ相PWM逆變器單元部分。
[0017] 所述兩個(gè)永磁同步電機(jī)繞組并聯(lián)，共用同一個(gè)Ξ相PWM逆變器單元。
[0018] 所述永磁同步電機(jī)為型號(hào)相同的嵌入式永磁同步電機(jī)或型號(hào)相同的表貼式永磁 同步電機(jī)。
[0019] 所述永磁同步電機(jī)用于調(diào)速系統(tǒng)，且兩個(gè)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速相等。
[0020] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，從矢量控制的原理上論證了永磁同步電機(jī)并聯(lián)矢量控制方 法的可行性，當(dāng)某臺(tái)電機(jī)對(duì)應(yīng)用的負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化(增大或減小)時(shí)，在兩臺(tái)電機(jī)繞組并 聯(lián)的情況下，運(yùn)臺(tái)電機(jī)所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也產(chǎn)生相應(yīng)的變化(增大或減小），運(yùn)樣就可W確 保兩臺(tái)電機(jī)同步運(yùn)行。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下優(yōu)點(diǎn)：現(xiàn)有矢量控制系統(tǒng)采用一臺(tái)逆變器驅(qū)動(dòng) 一臺(tái)永磁同步電機(jī)，本發(fā)明提出了一種一臺(tái)逆變器同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)永磁同步電機(jī)的控制方 案，節(jié)約了矢量控制器的硬件成本。本發(fā)明控制方案在計(jì)算量方面并不比傳統(tǒng)矢量控制復(fù) 雜。本發(fā)明對(duì)豐富永磁同步電機(jī)矢量控制理論具有實(shí)際意義。
[0022] 通過W下的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，本發(fā)明將變得更加清晰，運(yùn)些附圖用于解釋 本發(fā)明的實(shí)施例。
【附圖說明】
[0023] 圖1本發(fā)明永磁同步電機(jī)并聯(lián)矢量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0024] 圖2兩臺(tái)電機(jī)負(fù)載相等時(shí)，其中一臺(tái)電機(jī)的基本矢量圖。
[0025] 圖3兩臺(tái)電機(jī)負(fù)載不相等時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大電機(jī)①的基本矢量圖。
[0026] 圖4兩臺(tái)電機(jī)負(fù)載不相等時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小電機(jī)②的基本矢量圖。
[0027] 圖5兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載從靜止到給定轉(zhuǎn)速的速度波形。
[0028] 圖6兩個(gè)電機(jī)并聯(lián)的相電流波形。
[0029] 圖7并聯(lián)矢量控制系統(tǒng)中兩個(gè)電機(jī)的輸出電磁轉(zhuǎn)矩波形。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例W本發(fā)明技術(shù)方案 為前提進(jìn)行實(shí)施，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0031] 作為一種可實(shí)施方式，圖1是本發(fā)明永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)圖，控制系統(tǒng)包 括:兩個(gè)并聯(lián)的永磁同步電機(jī)、兩個(gè)電機(jī)定子電流采集傳感器、兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)編碼 器、一個(gè)電機(jī)位置角計(jì)算單元、一個(gè)Clarke變換單元、一個(gè)PA服變換單元、一個(gè)速度環(huán)單元、 兩個(gè)電流環(huán)單元、一個(gè)PA服逆變換單元、一個(gè)SVPWM計(jì)算單元和一個(gè)Ξ相PWM逆變器單元等 部分。
[0032] 本發(fā)明的永磁同步電機(jī)并聯(lián)矢量控制方法，與傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)矢量控制方法的 本質(zhì)區(qū)別在于：
[0033] 1)兩臺(tái)永磁同步電機(jī)并聯(lián)，共用一個(gè)Ξ相pmi逆變器單元。兩臺(tái)電機(jī)具有如下特 性：電機(jī)的型號(hào)相同（極對(duì)數(shù)相等，電機(jī)的參數(shù)基本相等），兩臺(tái)電機(jī)在運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)速相 等、所帶負(fù)載也基本相等。
[0034] 2)在矢量控制計(jì)算中的定子電流iu、iv、iw是兩臺(tái)電機(jī)并聯(lián)的定子相電流，而不是 單個(gè)的電機(jī)相電流。
[0035] 3)在矢量控制計(jì)算中，將兩臺(tái)電機(jī)的平均電角度06提供給化rk變換及其逆變換進(jìn) 行計(jì)算。
[0036] 在dq坐標(biāo)系中，永磁同步電機(jī)的電壓方程為：
[0044] 式（1)~（4)中：Vd、Vq為dq軸坐標(biāo)系的電壓分量;V。、Ve為αβ直角坐標(biāo)系的電壓分 量;id、iq為dq軸電流分量;Rs為定子電阻;Ld、Lq分別為d、q軸電感;如、的分別為d、q軸磁鏈;恥 為永磁體磁鏈；ω為電角速度;Pn為電機(jī)極對(duì)數(shù);Tem為電磁轉(zhuǎn)矩。
[0045] 電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方程為：
[0046]
倒：
[0047] 式(5)中J為電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；ωτ為機(jī)械角速度;B為粘滯阻尼系數(shù);Tl為負(fù)載 轉(zhuǎn)矩。
[0048] 本發(fā)明論證本發(fā)明的永磁同步電機(jī)并聯(lián)矢量控制方法可行性的思路是：當(dāng)兩臺(tái)電 機(jī)中，當(dāng)某個(gè)的電機(jī)對(duì)應(yīng)用的負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化(增大或減?。r(shí)，在兩臺(tái)電機(jī)繞組并聯(lián)的 情況下，運(yùn)個(gè)電機(jī)所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也產(chǎn)生相應(yīng)的變化(增大或減小），運(yùn)樣就可W確保兩 臺(tái)電機(jī)同步運(yùn)行。
[0049] 為了便于下面的分析，假定運(yùn)兩臺(tái)電機(jī)分別為電機(jī)①和電機(jī)②，同時(shí)不妨假定電 機(jī)①的負(fù)載轉(zhuǎn)矩比兩電機(jī)轉(zhuǎn)矩的平均值大，電機(jī)②的負(fù)載轉(zhuǎn)矩比兩電機(jī)轉(zhuǎn)矩的平均值小。 相關(guān)的電磁變量也通過增加下標(biāo)來區(qū)分。
[0050] 將公式(3)代入公式(1)，得出電壓的穩(wěn)態(tài)方程：
[0化1]
(6)
[0052]將式(6)用矢量圖表示，可得目前通常所使用的永磁同步電機(jī)矢量控制的矢量圖 如圖2所示。圖2中i S代表定子電流;β代表轉(zhuǎn)矩角;Va代表繞組的端電壓;Vo代表忽略電阻壓 降時(shí)的繞組端電壓。
[0056]圖2中，電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向（CCW)，當(dāng)負(fù)載化加重時(shí)，電機(jī)①的轉(zhuǎn)子 相對(duì)于電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向會(huì)滯后一個(gè)角度S，運(yùn)時(shí)永磁體與d軸有一個(gè)夾角δ，永磁體產(chǎn)生的磁鏈 恥在d軸和q軸都產(chǎn)生一個(gè)分量，仿照(3)可W寫出負(fù)載化加重時(shí)電機(jī)①的d、q軸磁鏈方程：
[0060] 如圖3所示為負(fù)載化加重時(shí)電機(jī)①的矢量圖，idi、iqi代表電機(jī)① dq軸電流分量;isi 代表定子電流;01代表轉(zhuǎn)矩角;Val代表繞組的端電壓;Voi代表忽略電阻壓降時(shí)的繞組端電 壓。
[0061] 當(dāng)負(fù)載化減小時(shí)，電機(jī)②的轉(zhuǎn)子相對(duì)于電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向會(huì)超前一個(gè)角度δ，電機(jī)②的 d、q軸磁鏈方程：
[0065]如圖4所不為負(fù)載化減輕時(shí)電機(jī)的矢量圖，id2、iq2代表電機(jī)②dq軸電流分量；is2代 表定子電流;&代表轉(zhuǎn)矩角;Va2代表繞組的端電壓;V〇2代表忽略電阻壓降時(shí)的繞組端電壓。
[0066] 與兩電機(jī)轉(zhuǎn)矩相同的情況不同，圖3、4中兩臺(tái)電機(jī)永磁體與d軸不再重合，式（11)、 (13)表明兩臺(tái)電機(jī)dq軸坐標(biāo)系的電壓分量不相等
[0067] Vdi 聲 Vd2，Vqi 聲 Vq2 (14)
[0068] 但在并聯(lián)電路中，兩臺(tái)電機(jī)共用同一套SVPWM逆變電路，所加在兩臺(tái)電機(jī)繞組的端 電壓V。、％是相等的，由化rk逆變換方程(2)可W進(jìn)一步推導(dǎo)出：
[0069]
[0070] 從式(9)和式（15)可知，當(dāng)兩臺(tái)電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩不相同時(shí)，加在兩臺(tái)電機(jī)繞組的端 電壓Val、Va沸原先兩臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)矩相同時(shí)的端電壓Va相等：
[0071] Va = Val = Va2 (16)
[0072] 如果忽略電阻的壓降，兩臺(tái)電機(jī)繞組的端電壓也是相等的：
[0073] Vo = Voi = V〇2 (17)
[0074] 基于兩臺(tái)電機(jī)繞組的端電壓Val、Va2相等的原則，分析圖2、3、4Ξ種情況的矢量圖 可W得出如下結(jié)論：當(dāng)負(fù)載化加重時(shí)，圖3電機(jī)①的定子電流isl大于圖帥的定子電流is,同 時(shí)圖3電機(jī)①的d軸電流idi與圖細(xì)比減小，q軸電流iqi與圖2相比增大；當(dāng)負(fù)載Tl減輕時(shí)，圖4 電機(jī)②的定子電流is2小于圖帥的定子電流is,同時(shí)圖4電機(jī)②的d軸電流id2與圖2相比減 小，q軸電流iq2與圖2相比也減小。即有關(guān)系式：
[0075]
[0076] 將公式（10)、（12)、（18)代入公式(4)，可W求出幾種情況下電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。 從磁鏈公式(3)、（10)、（12)可W推導(dǎo)出：
[0082] 公式(21)證明，在并聯(lián)矢量控制系統(tǒng)中，當(dāng)其中一臺(tái)電機(jī)(運(yùn)里設(shè)為電機(jī)①)所帶 的負(fù)載轉(zhuǎn)矩化加重時(shí)，運(yùn)臺(tái)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩輸出隨之增大；當(dāng)其中一臺(tái)電機(jī)(運(yùn)里設(shè)為電機(jī) ②)所帶的負(fù)載轉(zhuǎn)矩化減輕時(shí)，運(yùn)臺(tái)電機(jī)的的電磁轉(zhuǎn)矩輸出隨之減小，并聯(lián)控制系統(tǒng)中每個(gè) 電機(jī)各自具有轉(zhuǎn)矩自動(dòng)調(diào)節(jié)的能力，從而保證兩臺(tái)電機(jī)可W同步運(yùn)行。
[0083] 作為本發(fā)明的一個(gè)具體的可實(shí)施例，將本發(fā)明的并聯(lián)矢量控制方案應(yīng)用于一款雙 貫流空調(diào)（型號(hào)為KFR-72L/BP2DN1Y-IE)，空調(diào)的額定制冷量為7200W，因運(yùn)種空調(diào)的室內(nèi)機(jī) 中就有兩個(gè)永磁同步電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)貫流風(fēng)葉輪同時(shí)工作，所W稱為雙貫流空調(diào)。運(yùn)里 兩個(gè)電機(jī)同一型號(hào)（ZKFN-30-8-2)的永磁同步電機(jī)，電機(jī)的參數(shù)如下：額定直流電壓310V; 調(diào)速范圍500~1500巧m;極對(duì)數(shù)pn = 4;定子電阻Rs = 30 Ω ;定子直軸電感Ld = 330mH;定子交 軸電感Lq = 350恤;反電勢(shì)系數(shù)ke = 80.0V/krpm。
[0084] 本發(fā)明可實(shí)施例的理論驗(yàn)證是在Matlab/Simulink平臺(tái)上按如圖1搭建本發(fā)明永 磁同步電機(jī)并聯(lián)矢量控制系統(tǒng)的仿真模型。電機(jī)參數(shù)采用型號(hào)(ZKFN-30-8-2)參數(shù)，給定轉(zhuǎn) 速1200rpm，設(shè)兩臺(tái)電機(jī)的平均輸出轉(zhuǎn)矩為0.2Nm，為了驗(yàn)證電機(jī)在相同轉(zhuǎn)速下是否具有轉(zhuǎn) 矩自動(dòng)調(diào)節(jié)的能力，假設(shè)兩臺(tái)電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩不相等，不妨設(shè)電機(jī)①的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.22Nm， 電機(jī)②的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為O.lSNm。如圖5并聯(lián)矢量控制系統(tǒng)中兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載從靜止到給定 轉(zhuǎn)速1200rpm的速度波形，其中虛線代表電機(jī)①的速度波形，實(shí)線代表電機(jī)②的速度波形， 從圖5可見，兩臺(tái)電機(jī)是從靜止到給定轉(zhuǎn)速，最后兩臺(tái)電機(jī)都可W達(dá)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。從放大的 轉(zhuǎn)速波形看，與常用的控制方案不同，當(dāng)兩臺(tái)電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩不相等時(shí)，本發(fā)明方案控制的 每臺(tái)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速勻在1200rpm上下波動(dòng)，體現(xiàn)了每臺(tái)電機(jī)為了實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行而不斷調(diào) 整的過程。如圖6為從起動(dòng)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行兩個(gè)電機(jī)并聯(lián)的相電流波形，起動(dòng)過程中最大電流為 2.5A，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的相電流幅值為0.35A，運(yùn)和一臺(tái)單獨(dú)輸出0.4Nm永磁同步電機(jī)從起動(dòng)到 穩(wěn)態(tài)的相電流是相同的。如圖7為兩個(gè)電機(jī)輸出的電磁轉(zhuǎn)矩波形，因電機(jī)①的負(fù)載轉(zhuǎn)矩比電 機(jī)②大，從圖7中可見，電機(jī)①的輸出電磁轉(zhuǎn)矩(虛線代表)也比電機(jī)②的輸出電磁轉(zhuǎn)矩(實(shí) 線代表)大，電機(jī)①的輸出電磁轉(zhuǎn)矩在0.22Nm附近波動(dòng)，電機(jī)②的輸出電磁轉(zhuǎn)矩在0.18Nm附 近波動(dòng)。
[0085] 通過電機(jī)仿真分析，從理論上進(jìn)一步證明在并聯(lián)矢量控制系統(tǒng)中，當(dāng)其中一臺(tái)電 機(jī)所帶的負(fù)載轉(zhuǎn)矩化加重時(shí)，運(yùn)臺(tái)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩輸出隨之增大；當(dāng)其中一臺(tái)電機(jī)所帶的 負(fù)載轉(zhuǎn)矩化減輕時(shí)，運(yùn)臺(tái)電機(jī)的的電磁轉(zhuǎn)矩輸出隨之減小，并聯(lián)控制系統(tǒng)中每個(gè)電機(jī)具有 轉(zhuǎn)矩自動(dòng)調(diào)節(jié)的能力，兩臺(tái)電機(jī)具有同步運(yùn)行的能力。
[0086] 本發(fā)明可實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)步驟，目的是對(duì)比傳統(tǒng)單電機(jī)矢量控制方案與本 發(fā)明例所述控制方案的控制效果。第一步按目前常用的方法，用兩個(gè)控制器分別驅(qū)動(dòng)本發(fā) 明例空調(diào)樣機(jī)中的兩臺(tái)貫流風(fēng)扇電機(jī)，兩臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)速給定是相同的，讓兩臺(tái)電機(jī)從 765rpm(對(duì)應(yīng)最小出風(fēng)量），逐步升速到1500rpm。在空調(diào)室內(nèi)機(jī)專用風(fēng)量測(cè)試平臺(tái)上，可記 錄兩個(gè)電機(jī)輸入功率和、輸入電流和、總輸出風(fēng)量等數(shù)據(jù);第二步按本發(fā)明給出的方法，將 兩臺(tái)貫流風(fēng)扇電機(jī)的繞組并聯(lián)，共用一個(gè)控制器來驅(qū)動(dòng)，同樣讓兩臺(tái)電機(jī)從76虹pm逐步升 速到1500rpm，記錄兩個(gè)電機(jī)輸入功率和、輸入電流和W及總輸出風(fēng)量。
[0087] 如表1為單電機(jī)矢量控制方案與本發(fā)明例所述控制方案的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比。從實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)可見，采用本發(fā)明控制方案驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)并聯(lián)工作，兩個(gè)電機(jī)輸入功率和、輸入電流 和，W及空調(diào)室內(nèi)機(jī)總的輸出風(fēng)量，與常用的單電機(jī)矢量控制方案是基本相當(dāng)?shù)?。例如在給 定轉(zhuǎn)速1500rpm處，單電機(jī)矢量控制方案，兩個(gè)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速分別為1495rpm、150化pm，控 制器輸入功率和為63.6W，總輸出風(fēng)量為1425.OmVh;采用本發(fā)明控制方案時(shí)，兩個(gè)電機(jī)的 實(shí)際轉(zhuǎn)速分別為1506rpm、1508rpm，控制器輸入功率和為64.5W，總輸出風(fēng)量為1471.2mVh， 由于本發(fā)明方案兩臺(tái)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速稍大，控制器的輸入功率和總出風(fēng)量也都稍有增大， 證明兩種控制方案在系統(tǒng)效率方面也是基本相當(dāng)?shù)摹?br>[0088] 表1單電機(jī)矢量控制方案與本發(fā)明控制方案的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比
[0089]
[0090] W上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，運(yùn)些變 化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種永磁同步電機(jī)并聯(lián)矢量控制系統(tǒng)方法，其特征在于，包括如下步驟： a) 通過采樣測(cè)量到兩臺(tái)電機(jī)并聯(lián)的定子相電流iu、iv,通過計(jì)算獲得第三路定子電流iw = -iu-iv。與單個(gè)電機(jī)的矢量控制不同，這里iu、iv、iw是兩臺(tái)電機(jī)并聯(lián)的定子相電流； b) 通過位置檢測(cè)編碼器分別得到兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的機(jī)械角度0rl、0r2，計(jì)算出兩個(gè)電 機(jī)轉(zhuǎn)子位置的平均機(jī)械角平均電角度θ^ιρθηρ為電機(jī)極對(duì)數(shù)，對(duì)時(shí)間t進(jìn)行微 分得到兩個(gè)電機(jī)的平均機(jī)械轉(zhuǎn)速ω r = d0r/dt; c) 與單個(gè)電機(jī)的矢量控制不同，這里是將平均電角度90提供給Park變換及其逆變換進(jìn) 行計(jì)算，將兩電機(jī)并聯(lián)定子相電流i u、iv、iw經(jīng)過進(jìn)行Clarke變換和PARK變換得到兩臺(tái)電機(jī) 并聯(lián)定子電流的d軸分量id和q軸分量iq; d) 速度環(huán)采用PI調(diào)節(jié)控制，給定轉(zhuǎn)速《^作為速度環(huán)輸入，所述兩個(gè)電機(jī)平均機(jī)械轉(zhuǎn) 速^^作為速度環(huán)反饋，速度環(huán)的輸出作為定子電流^，然后通過轉(zhuǎn)矩角β分別計(jì)算出d軸電 流參考量礓-(4 ηβ和q軸電流參考量G ^s.C0SP__5 e) 電流環(huán)采用PI調(diào)節(jié)控制，所述d、q軸電流參考量為電流環(huán)的輸入量，所述d、q軸 電流分量i d、i q為電流環(huán)的反饋，電流環(huán)的輸出作為d、q坐標(biāo)系的電壓分量Vd、Vq ; f) 所述電壓分量的Vd、Vq根據(jù)平均電角度，通過Park逆變換計(jì)算出αβ直角坐標(biāo)系的電 壓分量Va、Vp; g) 所述電壓分量Va、Ve通過SVPWM計(jì)算功率模塊中六個(gè)功率管導(dǎo)通的占空比； h) 通過三相PWM逆變器驅(qū)動(dòng)兩個(gè)并聯(lián)的永磁同步電機(jī)工作。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)并聯(lián)矢量控制系統(tǒng)方法，其特征在于，該方法包 括如下實(shí)現(xiàn)部件:兩個(gè)并聯(lián)的永磁同步電機(jī)、兩個(gè)電機(jī)定子電流采集傳感器、兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子 位置檢測(cè)編碼器、一個(gè)電機(jī)位置角計(jì)算單元、一個(gè)Clarke變換單元、一個(gè)PARK變換單元、一 個(gè)速度環(huán)單元、兩個(gè)電流環(huán)單元、一個(gè)PARK逆變換單元、一個(gè)SVPWM計(jì)算單元和一個(gè)三相PWM 逆變器單元部分。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁同步電機(jī)并聯(lián)矢量控制系統(tǒng)方法，其特征在于，所述兩個(gè) 永磁同步電機(jī)繞組并聯(lián)，共用同一個(gè)三相PWM逆變器單元。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁同步電機(jī)并聯(lián)矢量控制系統(tǒng)方法，其特征在于，所述永磁 同步電機(jī)為型號(hào)相同的嵌入式永磁同步電機(jī)或型號(hào)相同的表貼式永磁同步電機(jī)。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁同步電機(jī)并聯(lián)矢量控制系統(tǒng)方法，其特征在于，所述永磁 同步電機(jī)用于調(diào)速系統(tǒng)，且兩個(gè)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速相等。
【文檔編號(hào)】H02P25/022GK106059419SQ201610472420
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日
【發(fā)明人】童懷, 黃國(guó)宏, 李志忠
【申請(qǐng)人】廣東工業(yè)大學(xué)