一种用于电机的磁链观测方法及设备技术

本发明专利技术涉及交流电机领域，公开了一种用于电机的磁链观测方法及设备。其中，所述方法包括：获取所述电机的输入电压和输出电流；将所述输入电压和输出电流输入预设的磁链模型，获得所述预设的磁链模型输出的所述电机的磁链；将所述输入电压和所述磁链输入预设的磁链逆模型，获得所述预设的磁链逆模型输出的所述输出电流的观测值；将所述输出电流的观测值与所述输出电流进行比较；根据比较结果修正所述输出电流，以使得所述输入电压和修正后的输出电流输入到所述预设的磁链模型，从而获得所述电机的准确磁链(幅值、相位)。本发明专利技术通过将输出电流的观测值与输出电流进行比较，并根据比较结果修正输入到磁链模型的输出电流，从而实现了电机磁链的准确观测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及交流电机领域，具体地，涉及一种用于电机的磁链观测方法及设备。
技术介绍
异步电机具有效率高、结构简单、性能稳定等优点而被广泛使用，其用电量占工业 生产三分之二以上。随着电力电子技术、微机控制技术以及现代控制理论的发展，异步电机 的调速性能得到了大幅的提高，尤其是直接转矩控制技术（DTC)的出现，使异步电机调速 性能提升到了一个新阶段。直接转矩控制技术控制思想新颖，控制方法直接，对电机参数依 赖少，解决了计算复杂、易受电机参数变化影响的问题，具有优良的动态性能和静态性能等 多方面的优势。 直接转矩控制（DTC)思想于1977年由A. B. Piunkett在IEEE上首先提出，1985 年由德国鲁尔大学的德彭布罗克（MDepenbrock)教授首次取得了实际应用的成功，接着 1987年把它推广到弱磁调速范围，1995年ABB公司第一次将DTC技术应用到通用变频器 上。传统的DTC技术应用于交流电机调速系统时存在低速性能差、稳态转矩脉动大和开关 频率不固定等问题。这些问题严重影响了直接转矩控制技术应用领域的拓宽。为改善低速 性能，低速时磁链的准确观测是关键，而磁链准确观测这一关键性问题一直没有解决好。 常用的磁链观测模型有三种：（l)u-i模型：简单，受电机参数影响小，但在低速 (低频）时，受定子电阻影响显著，同时存在纯积分环节带来的直流偏置和初始值问题。（2) i-n模型：引入的电机参数多，存在电机转子参数变化和测量不准的问题。（3)u-n模型：引 入电流PI调节器，结合了 u-i模型与i-n模型的优点，使得异步电机的磁链的观测精度大 大提高，但结构复杂、可靠性不高，且两种模型的切换问题尚未很好的解决，难以在工业中 得到应用。 异步电机磁链与多个电机参数密切相关，在实际应用中，这些参数随电机工况 (电流、频率、速度、温度等）的变化而变化，而这些参数又不方便直接在线测量。异步电机 本身是一个具有非线性、时变性、强耦合等特点的多变量系统，这就增加了间接检测出电机 参数变化对磁链影响大小的难度。由于上述原因，至今还没有找到对电机磁链实行准确观 测的方法。 近年来，一些新型的磁链观测方法相继提出，如滤波法、滤波补偿法、状态观测器 法、自适应观测法等，但定子电阻在电机低速区的影响严重，DTC技术在低速区问题仍未有 效解决。一些学者还提出了基于模糊逻辑、MRAS、神经网络等的定子电阻辨识方法。但这些 方法适用的条件依然苛刻，控制的鲁棒性差，研究理论难于在实际工程中得以应用和推广。 智能化的磁链观测方法是提高磁链观测精度的有效途径，值得进一步深入研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于电机的磁链观测方法及设备。其中，所述方法通过 将输出电流的观测值与输出电流进行比较，并根据比较结果修正输入到磁链模型的输出电 流，从而实现了电机磁链的准确观测。 为了实现上述目的，本专利技术提供一种用于电机的磁链观测方法。所述方法包括：获 取所述电机的输入电压和输出电流；将所述输入电压和输出电流输入预设的磁链模型，获 得所述预设的磁链模型输出的所述电机的磁链；将所述输入电压和所述磁链输入预设的磁 链逆模型，获得所述预设的磁链逆模型输出的所述输出电流的观测值；将所述输出电流的 观测值与所述输出电流进行比较；以及根据比较结果修正所述输出电流，以使得所述输入 电压和修正后的输出电流输入到所述预设的磁链模型，从而获得所述电机的磁链的准确观 测值。 相应地，本专利技术还提供一种用于电机的磁链观测设备。所述设备包括：电机，用于 提供输出电流；以及处理装置，与所述电机连接，用于获取所述电机的输入电压和输出电 流，并根据所述输入电压和输出电流获得所述电机的磁链，再根据所述输入电压和所述磁 链获得所述输出电流的观测值，再将所述输出电流的观测值与所述输出电流进行比较，以 及根据比较结果修正所述输出电流，以使得所述输入电压和修正后的输出电流输入到所述 预设的磁链模型，从而获得所述电机的磁链的准确观测值，其中，所述处理装置包括预设的 磁链模型和预设的磁链逆模型。 通过上述技术方案，根据电机的输入电压和预设的磁链模型输出的电机的磁链预 设的磁链逆模型输出输出电流的观测值，将输出电流的观测值与输出电流进行比较，并根 据比较结果修正输入到磁链模型的输出电流，解决了电机磁链无法正确观测的问题。【附图说明】 图1是本专利技术提供的用于电机的磁链观测方法的流程图； 图2是本专利技术提供的用于电机的磁链观测方法的磁链模型的原理图； 图3是本专利技术提供的用于电机的磁链观测设备的结构示意图； 图4是本专利技术提供的用于电机的磁链观测设备的另一结构示意图；以及 图5是本专利技术提供的用于电机的磁链观测设备在DTC系统中具体应用的结构示意 图。 附图标记说明 10交流异步电机20处理器30控制器【具体实施方式】 以下结合附图对本专利技术的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。 在实际应用中，异步电机磁链模型中的多个电机参数随电机工况（电流、频率、速 度、温度等）的变化而变化，而这些参数又不方便直接在线测量。异步电机本身是一个具有 非线性、时变性、强耦合等特点的多变量系统，这就增加了间接检测出电机参数变化对磁链 影响大小的难度。由于上述原因，现有技术中还不存在对电机磁链（幅值、相位）实行准确 观测的方法。因此，本专利技术特提供一种用于电机的磁链观测方法。 图1是本专利技术提供的用于电机的磁链观测方法的流程图。如图1所示，本专利技术提供 的用于电机的磁链观测方法包括：在步骤SlOl中，获取所述电机的输入电压和输出电流。 具体地，电机的输入电压和输出电流在静止α-β坐标系中以分量的形式进行表示。例如， 输入电压可表不为电压分量usa、usP，输出电流可表不为电流分量isa、i sP。在步骤S102中， 将所述输入电压和输出电流输入预设的磁链模型，获得所述预设的磁链模型输出的所述电 机的磁链。具体地，在将所述输入电压和输出电流输入预设的磁链模型之前，所述方法还包 括： 根据公式一和公式二构建所述磁链模型： 其中，Us为所述电机的定子电压，I s为所述电机的定子电流，Rs为所述电机的定子 电阻，ωΑ所述电机的定子电流的角频率，ω。为低通滤波器的截止频率，为所述电机 的定子磁链的估算值，Φ s为所述预设的磁链模型输出的定子磁链。 在具体的实施方式中，电机的输入电压为电机当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电机的磁链观测方法，其特征在于，所述方法包括：获取所述电机的输入电压和输出电流；将所述输入电压和输出电流输入预设的磁链模型，获得所述预设的磁链模型输出的所述电机的磁链；将所述输入电压和所述磁链输入预设的磁链逆模型，获得所述预设的磁链逆模型输出的所述输出电流的观测值；将所述输出电流的观测值与所述输出电流进行比较；以及根据比较结果修正所述输出电流，以使得所述输入电压和修正后的输出电流输入到所述预设的磁链模型，从而获得所述电机的磁链的正确观测值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国荣，刘登基，
申请(专利权)人：湖南工程学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43