[发明专利]一种永磁同步电机并联矢量控制方案

说明书

技术领域

本发明涉及永磁同步电机控制技术领域，特别是涉及一种永磁同步电机并联矢量控制方法，可应用于风扇、空调系统中两个永磁同步电机的并联驱动控制。

背景技术

矢量控制技术已经广泛应用于感应电机、永磁同步电机、伺服电机的控制中，传统的电机矢量控制系统采用一台逆变器控制一台电机。但在某些使用场合，如电动汽车、电力机车、风扇、空调系统等，往往需要2台甚至多台电机同时工作。例如一种双贯流变频空调，其室内机中就有两个永磁同步电机分别驱动两套贯流风叶轮同时工作。

有学者提出了感应电机的并联矢量控制方案，即可以多台电机共用一台矢量控制逆变器的控制思路。1994年KELECY P M等人在IEEE Power Electronics Specialists Conference中提出了两台感应电机并联共用一台逆变器的方法。2009年海军工程大学聂子玲等人公开了一种“感应电机并联矢量控制系统”(申请号200910272737.8)，提出了两个感应电机并联由一台基于转子磁场定向的矢量控制变频器驱动的方案，并解决了两个电机由于参数不同导致的工作过程中输出转矩不平衡的问题。

矢量控制系统中感应电机可以并联运行，但关于永磁同步电机并联矢量控制技术之前还未出现过。

发明内容

本发明的目的是提出一种一台矢量逆变器同时驱动两台永磁同步电机的控制方案。矢量控制系统中感应电机可以并联运行，但关于永磁同步电机并联矢量控制技术之前还未出现过。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种永磁同步电机并联矢量控制系统方法，包括如下步骤：

a)通过采样测量到两台电机并联的定子相电流i_u、i_v,通过计算获得第三路定子电流i_w＝-i_u-i_v。与单个电机的矢量控制不同，这里i_u、i_v、i_w是两台电机并联的定子相电流；

b)通过位置检测编码器分别得到两个电机转子位置的机械角度θ_r1、θ_r2，计算出两个电机转子位置的平均机械角θ_r＝(θ_r1+θ_r2)/2，平均电角度θ_e＝pθ_r，p为电机极对数，对θ_r微分得到两个电机的平均机械转速ω_r＝dθ_r/dt；

c)与单个电机的矢量控制不同，这里是将平均电角度θ_e提供给Park变换及其逆变换进行计算，将两电机并联定子相电流i_u、i_v、i_w经过进行Clarke变换和PARK变换得到两台电机并联定子电流的d轴分量i_d和q轴分量i_q；

d)速度环采用PI调节控制,给定转速ω_set作为速度环输入，所述两个电机平均机械转速ω_r作为速度环反馈，速度环的输出作为定子电流i_s，然后通过转矩角β分别计算出d轴电流参考量和q轴电流参考量

e)电流环采用PI调节控制，所述d、q轴电流参考量为电流环的输入量，所述d、q轴电流分量i_d、i_q为电流环的反馈，电流环的输出作为d、q坐标系的电压分量V_d、V_q；

f)所述电压分量的V_d、V_q根据平均电角度θ_e，通过Park逆变换计算出αβ直角坐标系的电压分量V_α、V_β；

g)所述电压分量V_α、V_β通过SVPWM计算功率模块中六个功率管导通的占空比；

h)通过三相PWM逆变器驱动两个并联的永磁同步电机工作。

该方法包括如下实现部件：两个并联的永磁同步电机、两个电机定子电流采集传感器、两个电机转子位置检测编码器、一个电机位置角计算单元、一个Clarke变换单元、一个PARK变换单元、一个速度环单元、两个电流环单元、一个PARK逆变换单元、一个SVPWM计算单元和一个三相PWM逆变器单元部分。