[发明专利]一种驱动势能性负载的异步电机矢量控制装置和方法

权利要求书

1.一种驱动势能性负载的异步电机矢量控制方法，其特征在于，当异步电机在正常的电动状态时，控制策略为转子磁场定向矢量控制模式；当电动机被势能性负载拖动处于发电状态时，采用第一逻辑电路对电机的速度或者电流的数值进行判断，判断电机的机械角速度是否大于或者等于电机的同步角速度，如果满足判断条件，则输出1或高电平信号；同时，采用第二逻辑电路对电动机的有功电流分量进行判断，如果有功电流小于或者等于0，即电流反向流向电网，输出1或高电平信号，上述两个条件满足其中之一，判断电动机进入到发电机运行状态，根据速度的限制采取下列步骤：

步骤一：将异步电机的有功电流分量强迫设定为零，电机的电磁转矩等于零，系统势能的改变尽量由系统的动能增量来平衡，由系统的转动惯量实现飞轮储能，此时，没有反向的发电电流回馈电网，减少了对于电网的功率扰动；

步骤二：利用电流约束和电压约束条件作为核心的限制条件，具体表现形式为最大电流圆和最大电压椭圆，在调速区域的所有的运行状态都必须满足电流和电压的约束条件；

步骤三：当系统的转速预计超过限定值时，则系统回归正常的矢量控制模式，在检测到发电机进入发电区域时，由于有功电流与电磁转矩均为负值，此时势能性负载的势能的增量转化为系统的电能增量。

2.根据权利要求1所述的驱动势能性负载的异步电机矢量控制方法，其特征在于，电压椭圆是一族倾斜椭圆的轨迹，在恒转矩区域其U_max/w是常数，以保持磁通不变，其中，U_max为最大电压，w为发电机的角速度；轨迹是一个椭圆半径为常数的定椭圆；

根据权利要求1所述的驱动势能性负载的异步电机矢量控制方法，其特征在于，随着电机的频率超过基频电机的电压，电压椭圆不断收缩。

3.根据权利要求1所述的驱动势能性负载的异步电机矢量控制方法，其特征在于，电机的电压椭圆收缩到一定数值时，电压椭圆和电流极限圆不存在交点；电流总是低于最大限幅值，约束条件由电压椭圆确定。

4.一种驱动势能性负载的异步电机矢量控制装置，其特征在于，包括第一逻辑电路、第二逻辑电路、逻辑或电路、逻辑判断电路、PID控制器和乘法器，第一逻辑电路与电动机的角速度传感器，第一逻辑判断电动机的机械角速度是否大于或者等于电机的同步角速度；第二逻辑电路与电机的有功电流检测电路相连接，第二逻辑电路判断电动机的有功电流是否大于0；第一逻辑电路和第二逻辑电路与逻辑或电路相连接，乘法器包括第一乘法器和第二乘法器，第一乘法器分别与速度传感器和速度反馈器相连接，第一乘法器与转速调节器相连接，转速调节器和逻辑或电路均与逻辑判断电路相连接，逻辑判断电路与有功电流反馈器与第二乘法器相连接，第二乘法器与PID控制器相连接。