[发明专利]一种基于瞬时功率反馈的闭环I/F控制方法及其变频器控制系统

权利要求书

1.一种基于瞬时功率反馈的闭环I/F控制方法，其特征在于：将采集到的电机三相电流进行Clarke、park变换得到电机直轴、交轴的电压u_D、u_Q，电流i_D、i_Q，再根据瞬时功率理论，计算电机的瞬时有功功率P和瞬时无功功率Q；

通过高通滤波器提取有功功率P的高频分量，得到转速的增量Δω，转速增量Δω补偿到设定转速ω^*中，再经积分器得到所需的电流矢量角θ，以此增加系统的阻尼转矩分量；

计算设定无功功率Q^*与实际无功功率Q的偏差ΔQ，通过经PI调节后得到偏差ΔQ需要补偿的交轴电流Δi_Q，叠加到原有的交轴转矩电流i_Q-Ref,得到新的交轴转矩电流设定值以平衡负载转矩的变化；

直轴电流设定值和新的交轴转矩电流设定值再与电机实际反馈电流的差值经PI调节器产生所需电压值，电压值再通过park逆变换和空间矢量变换(SVPWM)经逆变器转换为电压输出到电机侧。

2.一种用于实施上述闭环I/F控制方法的变频器控制系统，其特征在于：包括变频器主电路和变频器控制电路，变频器主电路由整流电路、三相逆变桥、预充电电路、泄放电路以及母线电容组成，整流电路将交流电转换为直流电，母线电容用于稳定直流电压，三相逆变桥用于将直流电逆变为交流电，预充电电路用于在充电时防止电流过流，泄放电路用于在变频器故障或断电后及时泄放母线电容所储存的电能；变频器控制电路由控制板、采集电路、电源电路、IO输入输出板、IGBT驱动模块以及LED操作屏组成，其中，采集电路用于采集变频器直流电压、三相输出电流、电压以及温度信号，电源电路用于为变频器控制电路提供24V、5V、±15V等直流电压，IO输入输出板用于接收或发出模拟量、数字量信号，IGBT驱动模块用于将控制板发出的PWM信号转换为三相逆变桥的驱动信号，LED操作屏用于操作变频器及显示变频器相关参数。

3.根据权利要求2所述的变频器控制系统，其特征在于：所述控制板由DSP控制芯片及其供电电路、采集调理电路、PWM驱动电路、LED驱动电路、IO调理电路、传感器及通讯电路以及保护电路组成，其中DSP控芯片是控制板的核心，用于变频器信号的采集、PWM信号输出、闭环I/F控制方法以及通讯等功能的实现，采集调理电路用于将变频器采集电路输入的信号进行电平转换，PWM驱动电路用于PWM信号的互锁及电平转换，LED驱动电路用于与LED操作屏通讯，IO调理电路进行IO信号的电平转换，传感器及通讯电路用于检测传感器信号及进行CAN通讯，硬件保护电路用于变频器硬件保护。

4.根据权利要求2所述的变频器控制系统，其特征在于：变频器主电路具体连接方式：三相交流电源的U、V、W分别与整流电路的3个交流输入端连接，整流电路的直流输出正端与预充电电路的一端连接，整流电路的直流输出负端与母线电容、泄放电路的一端以及三相逆变桥的直流负端输入端连接；预充电电路的另一端与母线电容、泄放电路的另一端以及三相逆变桥的直流正端输入端连接，三相逆变桥的3个输出端分别与永磁同步电机的A、B、C相连接。

5.根据权利要求2所述的变频器控制系统，其特征在于：控制板的采集调理电路，其具体连接方式：电阻R1连接反馈电压singal1端口，另一端与电阻R4、电容C2以及运算放大器的负端连接，电阻R4、电容C2的另一端与运算放大器的输出端连接；电阻R2连接反馈电压singal2端口，另一端与电阻R3、电容C1以及运算放大器的正端连接，电阻R3、电容C1的另一端与AGND连接；电阻R5的一端与运算放大器的输出端连接，另一端与电容C3、二极管D7的负极、二极管D8的正极连接；电容C3的另一端、二极管D7的正极与AGND连接，二极管D8的负极与3.3V连接，所述二极管D8的正极和二极管D7的负极与输出信号端连接。