[发明专利]一种交流电机全频率段稳定运行的电机控制方法及电路

权利要求书

1.一种交流电机全频率段稳定运行的电机控制方法，其特征在于，包括，

将根据设定频率生成的给定电流Idref与采集交流电机电流生成的反馈电流Idfed进行偏差处理；

对得到的偏差进行PID控制生成初始给定直轴电压；

根据交流电机的运转方向对初始给定直轴电压进行幅值限定得到给定直轴电压Udref；

根据设定频率得到对应的设定转速，由设定转速得到给定交轴电压Uqref；

将给定直轴电压Udref和给定交轴电压Uqref进行合成，输出交流电机控制电压的值和角度；

根据交流电机的运转方向来对电流PID控制器生成的初始给定直轴电压进行变方向限幅，正转时，限定到-n～0，反转时，限定到0～n，n为额定电压的25％～100％；

随着频率的升高，其给定电流Idref减小到零，通过电流PID控制和限幅后，能够平滑限制给定直轴电压Udref给定值为0，平滑切换到VF控制；

根据设定频率即设定转速，以及额定转速生成给定电流Idref时，由如下生成公式得到，

其中，I_N为电机额定电流，ω_N为电机额定转速，ω_r为电机当前设定电机转速，ω＝60f/p，p为电机极对数；

将给定直轴电压Udref和给定交轴电压Uqref通过帕克反变换进行合成后经PWM调制，输出交流电机控制电压的值和角度；帕克反变换的公式如下，

其中，θ为设定转速经积分转化后的角度，U_αref和Uβref是α-β坐标系下的电压，是PWM调制器的输入值；U_dref和Uqref是d-q坐标系下的电压。

2.根据权利要求1所述的一种交流电机全频率段稳定运行的电机控制方法，其特征在于，采集交流电机电流后依次进行克拉克变换和帕克变换后生成反馈电流Idfed。

3.根据权利要求1所述的一种交流电机全频率段稳定运行的电机控制方法，其特征在于，对得到的偏差进行电流PID控制时的公式如下，并进行抗饱和处理；

其中，K_p为比例参数，T_I为积分参数，T_d为微分参数，e(t)为偏差。

4.根据权利要求1所述的一种交流电机全频率段稳定运行的电机控制方法，其特征在于，给定交轴电压Uqref生成公式如下式，

其中，U_N为电机额定电压，ω_N为电机额定转速，ω_s为电机实际转速。

5.一种交流电机全频率段稳定运行的电机控制电路，其特征在于，包括，

用于根据设定频率生成给定电流Idref的第一谐波函数发生器RFG1；

用于采集交流电机电流生成的反馈电流Idfed的采集单元；

用于对给定电流Idref和反馈电流Idfed偏差进行PID控制的电流PID控制器；

用于根据交流电机的运转方向对PID控制得到的初始给定直轴电压进行幅值限定的限幅器，得到给定直轴电压Udref；

用于根据设定频率得到对应的设定转速的第二谐波函数发生器RFG2；

用于根据设定转速得到给定交轴电压Uqref的Uq生成器；

用于将给定直轴电压Udref和给定交轴电压Uqref进行合成的帕克反变换单元；

帕克反变换单元的输出端经PWM调制器和逆变器连接交流电机控制端；

采集单元包括依次连接的电流采样单元、克拉克变换单元和帕克变换单元；

第二谐波函数发生器RFG2输出的设定转速经积分器转化为角度，与经测量得到的三相电流通过克拉克变换单元转化为两相电流i_α和i_β，一同提供给帕克变换单元，经帕克变换得到反馈电流Idfed；

第二谐波函数发生器RFG2输出的设定转速经积分器转化为角度，提供给帕克反变换单元；

第二谐波函数发生器RFG2输出的设定转速经方向生成器确定交流电机的运转方向提供给限幅器，电流PID控制器输出的初始给定直轴电压经限幅器得到给定直轴电压Udref。