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1、(10)申请公布号 CN 102403952 A (43)申请公布日 2012.04.04 C N 1 0 2 4 0 3 9 5 2 A *CN102403952A* (21)申请号 201110389907.8 (22)申请日 2011.11.30 H02P 21/14(2006.01) (71)申请人徐州中矿大传动与自动化有限公司 地址 221116 江苏省徐州市铜山区铜山经济 开发区昆仑大道9006-1 (72)发明人谭国俊 吴轩钦 李浩 (74)专利代理机构徐州支点知识产权代理事务 所(普通合伙) 32244 代理人刘新合 (54) 发明名称 一种三电平变流器输出电压估算方法的控制 。
2、装置 (57) 摘要 本发明公开了一种三电平变流器输出电压估 算方法的控制装置，属于三电平电机矢量控制技 术领域，包括三相交流输入电源、电源开关、变频 器、电机、上母线电压传感器、下母线电压传感器、 电压采样电路、电压估算控制器和系统控制器。有 益效果是利用三电平和两电平在空间电压矢量上 的等效关系，直接通过直流母线信息和各相作用 时间信息通过相应控制获得各相输出电压，省略 了相应的电压传感器，简化了系统的硬件结构，获 得可靠性更高的相电压，提高了系统在高速段和 低速段的速度控制精度。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明。
3、书 2 页 附图 1 页 CN 102403956 A 1/1页 2 1. 一种三电平变流器输出电压估算方法的控制装置，包括三相交流输入电源（1）、电 源开关（2）、变频器（3）、电机（4）、上母线电压传感器（5）、下母线电压传感器（6）、电压采样 电路（7）、电压估算控制器（8）和系统控制器（9），其特征在于，三相交流输入电源（1）通过 电源开关（2）与变频器（3）连接，变频器（3）与电机（4）连接，同时变频器（3）分别通过上母 线电压传感器（5）和下母线电压传感器（6）与电压采样电路（7）连接，电压采样电路（7）分 别与电压估算控制器（8）和系统控制器（9）连接，电压估算控制器（8）再与系。
4、统控制器（9） 相互连接。 2. 根据权利要求1所述的一种三电平变流器输出电压估算方法的控制装置，其特征 在于，变频器（3）为三电平拓扑结构的变频器。 3. 根据权利要求1所述的一种三电平变流器输出电压估算方法的控制装置，其特征 在于，电压采样电路（7）为包括电压调理电路和12位高精度AD转换器的电压采样电路。 4. 根据权利要求1所述的一种三电平变流器输出电压估算方法的控制装置，其特征 在于，电压估算控制器（8）为三电平变流器输出电压估算控制器，并将估算值传送给系统控 制器（9）。 5. 根据权利要求1或4所述的一种三电平变流器输出电压估算方法的控制装置，其 特征在于，系统控制器（9）为交流。
5、电机矢量控制装置，由磁链观测器和双闭环矢量控制器构 成，并将电机（4）所需的电压给定信号传送给电压估算控制器（8）。 权 利 要 求 书CN 102403952 A CN 102403956 A 1/2页 3 一种三电平变流器输出电压估算方法的控制装置 技术领域 0001 本发明涉及一种控制装置，具体是一种三电平变流器输出电压估算方法的控制装 置，属于三电平电机矢量控制技术领域。 背景技术 0002 在三电平高性能电机矢量控制系统中，输出相电压的准确与否对系统的性能有着 很大的影响。目前传统的方法有两种，一种是采用输出电压传感器通过A/D取样到控制系 统中。第二种是直接采用SVPWM的指令作为。
6、实际输出相电压。 对于第一种方法，需要增加传感器的同时必须增加相应的A/D通道数目，并且三电平 变频器输出的电压为阶梯波，用通常的瞬时采样A/D变换器采得的值不是实际波形在一个 开关周期中的平均值，不能真实反映输出电压在这个开关周期的大小。对于第二种方法，窄 脉冲问题是其不准确的根源，因为并不是所有输出和SVPWM的指令给定都完全相同，特别 是在电机低速和高速段，窄脉冲问题更加严重。 0003 同时由于三电平输出电平比两电平拓扑结构的多一半，而且输出电压矢量更是两 电平的三倍，如果直接通过输出电压顺序，分别加上主矢量、零矢量和次矢量作用时间进行 计算的话非常困难，使得控制系统的可靠性和准确性无。
7、法得到技术保障。 发明内容 0004 针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种三电平变流器输出电压估算方法 的控制装置，代替了输出电压传感器，同时比直接使用SVPWM指令更加精确，简化了系统的 组成，提高了系统的可靠性和稳定性。 0005 为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种三电平变流器输出电压 估算方法的控制装置，包括三相交流输入电源、电源开关、变频器、电机、上母线电压传感 器、下母线电压传感器、电压采样电路、电压估算控制器和系统控制器，三相交流输入电源 通过电源开关与变频器连接，变频器与电机连接，同时变频器分别通过上母线电压传感器 和下母线电压传感器与电压采样电路连接，电压。
8、采样电路分别与电压估算控制器和系统控 制器连接，电压估算控制器再与系统控制器相互连接。 0006 变频器为三电平拓扑结构的变频器。 0007 电压采样电路为包括电压调理电路和12位高精度AD转换器的电压采样电路。 0008 电压估算控制器为三电平变流器输出电压估算控制器，并将估算值传送给系统控 制器。 0009 系统控制器为交流电机矢量控制装置，由磁链观测器和双闭环矢量控制器构成， 并将电机所需的电压给定信号传送给电压估算控制器。 0010 本发明的有益效果是：利用三电平和两电平在空间电压矢量上的等效关系，直接 通过直流母线信息和各相作用时间信息通过相应控制获得各相输出电压，省略了相应的电 压。
9、传感器，简化了系统的硬件结构，获得可靠性更高的相电压，提高了系统在高速段和低速 说 明 书CN 102403952 A CN 102403956 A 2/2页 4 段的速度控制精度。 附图说明 0011 图1是本发明的控制装置系统结构图。 0012 图中：1、三相交流输入电源，2、电源开关，3、变频器，4、电机，5、上母线电压传感 器，6、下母线电压传感器，7、电压采样电路，8、电压估算控制器，9、系统控制器。 具体实施方式 0013 下面将结合附图对本发明做进一步说明。 0014 如图1所示，一种三电平变流器输出电压估算方法的控制装置，包括三相交流输 入电源1、电源开关2、变频器3、电机4、。
10、上母线电压传感器5、下母线电压传感器6、电压采 样电路7、电压估算控制器8和系统控制器9，三相交流输入电源1通过电源开关2与变频 器3连接，变频器3与电机4连接，同时变频器3分别通过上母线电压传感器5和下母线电 压传感器6与电压采样电路7连接，电压采样电路7分别与电压估算控制器8和系统控制 器9连接，电压估算控制器8再与系统控制器9相互连接。 0015 变频器3为三电平拓扑结构的变频器。 0016 电压采样电路7为包括电压调理电路和12位高精度AD转换器的电压采样电路。 0017 电压估算控制器8为三电平变流器输出电压估算控制器，并将估算值传送给系统 控制器9。 0018 系统控制器9为交流电。
11、机矢量控制装置，由磁链观测器和双闭环矢量控制器构 成，并将电机4所需的电压给定信号传送给电压估算控制器8。 0019 本发明的工作过程是：三相交流输入电源1经过电源开关2为三电平拓扑结构的 变流器3供电，电机4的绕组接到变频器3上，进而控制电机4，直流母线电压通过上母线电 压传感器5、下母线电压传感器6与电压采样电路7连接，电压采样电路7再分别连接电压 估算控制器8和系统控制器9，将通过上、下电压传感器5、6测得的直流母线电压信号反馈 给电压估算控制器8及系统控制器9。 0020 电机4由系统控制器9进行闭环矢量控制，进而得到当前时刻电机4控制所需的 电压参考矢量，据此判断出该矢量所处的电压区间，结合当前的上、下直流母线电压估算得 到变流器3的输出电压，同时变流器3的输出电压传送给电压估算控制器8，电压估算控制 器8根据采样得到的上、下直流母线电压对变流器3的输出电压进行估算，并将输出电压 的估算结果反馈给系统控制器9，系统控制器9根据估算得到的输出电压，实时更新闭环矢 量控制系统中所构建的磁链观测器电机定子电压电气量，进而对电机4的速度进行精确控 制。 说 明 书CN 102403952 A CN 102403956 A 1/1页 5 图1 说 明 书 附 图CN 102403952 A 。