一種適用于單逆變器驅(qū)動多臺異步電機的控制算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是一種適用于單逆變器驅(qū)動多臺異步電機的控制算法，是一種基于動態(tài)模 型結(jié)構(gòu)的單逆變器驅(qū)動多電機控制策略的研究。
【背景技術(shù)】
[0002] 交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，在進一步的發(fā)展和研究中，其調(diào)速性能基本上 可以與直流調(diào)速相媲美，從而使得交流調(diào)速成為了目前主流的調(diào)速系統(tǒng)。隨著電力電子技 術(shù)的迅猛發(fā)展，高集成化、快速處理能力以及多線程處理技術(shù)都得到了很好的發(fā)展，進而推 動了電氣傳動技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。為應對實際調(diào)速系統(tǒng)需求，進一步發(fā)揮交流調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu) 勢，交流調(diào)速系統(tǒng)從以往的單逆變器驅(qū)動單臺交流電機系統(tǒng)慢慢延伸到了目前的單逆變器 驅(qū)動多臺電機系統(tǒng)，這不僅節(jié)約了成本、縮小了安裝使用空間，而且也簡化了調(diào)速系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種適用于單逆變器驅(qū)動多臺異步 電機的控制算法，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題，本發(fā)明使用方便，便于操作，穩(wěn)定性 好，可靠性高。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種適用于單逆變器 驅(qū)動多臺異步電機的控制算法，包括以下步驟：
[0005] 1)建立控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括主電路、檢測電路和控制電路，主電路是逆變電路 和電機負載；檢測回路主要是對電壓、電流以及轉(zhuǎn)速信號進行檢測；作為一個閉環(huán)系統(tǒng)，控 制部分電路是將檢測的反饋信號由于與實際給定作比較，從而進行實際的調(diào)節(jié)，達到控制 主回路的目的；
[0006] 2)主回路中的選擇，逆變電路開關(guān)器件選擇的是M0SFET，電機負載選擇的是異步 直流電機，這樣可以方便模擬能量回饋制動工作狀況；
[0007] 3)控制電路的選擇，控制電路是基于直接轉(zhuǎn)矩控制的理論思想，直接轉(zhuǎn)矩控制與 矢量控制方式相比，在動態(tài)模型上相對而言要簡便，控制算法上，采用倍比分權(quán)的加權(quán)控制 策略，這樣保證了所有異步直流電機不會出現(xiàn)給定不夠以至于產(chǎn)生顛覆現(xiàn)象，在實際的計 算中，由于每臺異步電機的工況不盡相同，這樣輸入電機的變量與電機的輸出變量便會存 在一定的差異，根據(jù)實際的需求不同，對多臺異步直流電機的同一變量需作權(quán)重衡量，與平 均理論推導過程類似，平均理論知識加權(quán)理論的一種特殊情況，即平均理論中η臺電機的 同一變量分配的權(quán)重為1/η，由此可知，平均理論中乘積的平均化思想亦可用到加權(quán)理論 中，推導公式如下：
[0008]
[0009] η臺異步電機并聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0010] 根據(jù)加權(quán)思想，則可以得出總的電流值：
[0011]
[0012]
[0013]
[0014] 根據(jù)總的電流值和差值公式可以得出每臺電機的電流值：
[0018]則有：
[0019] l a.
[0020] 定子磁鏈觀測的電壓-速度（U-N)模型關(guān)系式：
[0023] 則上式的公式可簡化為：
[0021]
[0022]
[0024]
[0025] 對以上各式利用差值公式，根據(jù)倍比分權(quán)的理論推導過程，即可對電流、定子磁鏈 以及轉(zhuǎn)子磁鏈進行加權(quán)和處理，處理結(jié)果如下：
[0026] 定子電流表達式：
[0027]
[0028] 定子磁鏈表達式：
[0029]
[0030] 轉(zhuǎn)子磁鏈表達式：
[0031]
[0032] 電磁轉(zhuǎn)矩表達式：
[0033]
[0034]
[0035] 倍比分權(quán)系數(shù)
[0036] η臺電機的實際計算轉(zhuǎn)矩分別為：1\，T2,…，Tn
[0037] 假設每臺電機的權(quán)重系數(shù)非別為：1^，k2,…，kn
[0038]其中滿足ki+k2+…+kn= 1
[0039] 選取任意一臺電機的轉(zhuǎn)矩值Tji= 1，2，···，η)作為參考值，計算各電機之間的倍 比系數(shù)叫，m2,…，mn:
[0040]
[0041] 得到倍比系數(shù)后，根據(jù)權(quán)重歸一化的思想，可以計算出每臺電機的實際權(quán)重值：
[0042]
[0043]
[0044]
[0045] 4)控制電路的選擇，控制電路利用DSP開發(fā)板與功率開關(guān)管驅(qū)動電路板相結(jié)合的 硬件系統(tǒng)，DSP開發(fā)板對檢測部分采集的信號作實際數(shù)據(jù)處理，根據(jù)實際的給定作比較，最 后生成供開關(guān)管動作的PWM信號，功率開關(guān)驅(qū)動電路板在接收到DSP輸出的PWM信號后，驅(qū) 動對應的開關(guān)管使其動作。
[0046] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的一種適用于單逆變器驅(qū)動多臺異步電機的控制算 法，相比基于平均算法的矢量控制系統(tǒng)而言，此算法基于直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，這樣不僅在控 制方式上比矢量控制簡單，同時在算法上比平均算法更加準確，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)性能 也進一步得到提高，異步直流電機的電氣參數(shù)必定存在一定的差別，每臺異步直流電機的 實際工況又是不盡相同的，這主要受負載的影響，由此，為了能讓所有異步直流電機都能有 效運轉(zhuǎn)，并處于一定的穩(wěn)態(tài)，這樣就需要以一定的控制策略去實施控制，控制算法的核心在 于對電機實際的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩值進行倍比分權(quán)，異步直流電機所受扭矩越大，此時轉(zhuǎn)速較小， 為保證其能正常運行，因此權(quán)重值要大些；相反，異步直流電機轉(zhuǎn)速較大時，也即是所受轉(zhuǎn) 矩較小，此時權(quán)重值需分配的小些。在動態(tài)過程中，權(quán)重值是時刻變化的，根據(jù)權(quán)重比值的 分配，最終模擬出單臺異步直流電機的參數(shù)值，這樣保證了實際需求，提高了系統(tǒng)系能。
【附圖說明】
[0047] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點將會變得更明顯：
[0048] 圖1為本發(fā)明一種適用于單逆變器驅(qū)動多臺異步電機的控制算法的單逆變器驅(qū) 動四臺并聯(lián)異步電機控制系統(tǒng)的原理框圖；
[0049] 圖2為本發(fā)明一種適用于單逆變器驅(qū)動多臺異步電機的控制算法的η臺異步電機 并聯(lián)結(jié)構(gòu)圖；
[0050]圖3為本發(fā)明一種適用于單逆變器驅(qū)動多臺異步電機的權(quán)重系數(shù)曲線圖；
[0051] 圖4為本發(fā)明一種適用于單逆變器驅(qū)動多臺異步電機的平均算法與加權(quán)算法下 的轉(zhuǎn)速曲線圖；
[0052] 圖5為本發(fā)明一種適用于單逆變器驅(qū)動多臺異步電機的平均算法與加權(quán)算法下 的轉(zhuǎn)矩曲線圖；
[0053] 圖6為本發(fā)明一種適用于單逆變器驅(qū)動多臺異步電機的加權(quán)算法模擬的制動過 程曲線圖；
【具體實施方式】
[0054]為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合
【具體實施方式】，進一步闡述本發(fā)明。
[0055] 請參閱圖1至圖6,本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種適用于單逆變器驅(qū)動多臺異步 電機的控制算法，包括以下步驟：
[0056] 1)建立控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括主電路、檢測電路和控制電路，主電路是逆變電路 和電機負載；檢測回路主要是對電壓、電流以及轉(zhuǎn)速信號進行檢測；作為一個閉環(huán)系統(tǒng)，控 制部分電路是將檢測的反饋信號由于與實際給定作比較，從而進行實際的調(diào)節(jié)，達到控制 主回路的目的；
[0057] 2)主回路中的選擇，逆變電路開關(guān)器件選擇的是M0SFET，電機負載選擇的是異步 直流電機，這樣可以方便模擬能量回饋制動工作狀況；
[0058] 3)控制電路的選擇，控制電路是基于直接轉(zhuǎn)矩控制的理論思想，直接轉(zhuǎn)矩控制與 矢量控制方式相比，在動態(tài)模型上相對而言要簡便，控制算法上，采用倍比分權(quán)的加權(quán)控制 策略，這樣保證了所有異步直流電機不會出現(xiàn)給定不夠以至于產(chǎn)生顛覆現(xiàn)象，在實際的計 算中，由于每臺異步電機的工況不盡相同，這樣輸入電機的變量與電機的輸出變量便會存 在一定的差異，根據(jù)實際的需求不同，對多臺異步直流電機的同一變量需作權(quán)重衡量，與平 均理論推導過程類似，平均理論知識加權(quán)理論的一種特殊情況，即平均理論中η臺電機的 同一變量分配的權(quán)重為1/η，由此可知，平均理論中乘積的平均化思想亦可用到加權(quán)理論 中，推導公式如下：
[0059]
[0060]η臺異步電機并聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[006