一种异步电机开环矢量控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种异步电机开环矢量控制系统及方法，其中，异步电机开环矢量控制系统包括异步电机、q轴信号输入端、d轴信号输入端、速度环PI、滑差指令计算模块、同步频率计算模块、速度估计模块、特殊电流环和磁链估计模块；q轴信号输入端依次通过速度环PI、滑差指令计算模块与同步频率计算模块连接，同步频率计算模块与速度估计模块连接，速度估计模块与q轴信号输入端连接；d轴信号输入端与特殊电流环连接，同步频率计算模块与特殊电流环连接，特殊电流环分别与电机和磁链估计模块连接，电机与磁链估计模块连接，磁链估计模块与速度估计模块连接。本发明专利技术可提升电机低速的稳定拖动负载能力，同时确保电机高速平滑运行。

【技术实现步骤摘要】
一种异步电机开环矢量控制系统及方法
本专利技术涉及电梯专用变频器的异步电机无速度传感器矢量控制
，具体涉及一种异步电机开环矢量控制系统及方法。
技术介绍
电梯专用变频器不带编码器(PG)的应用场合，通常采用VF控制(标量控制)和SVC控制(无速度传感器矢量控制)两种控制技术。VF控制存在低速带载能力差，速度控制精度差的问题。SVC控制是电梯专用变频器不带编码器(PG)的应用场合最常见的应用技术，这种技术采用矢量的磁场定向控制方案，需要估计磁场角度和反馈速度，其存在估算速度波动大，导致电机运行速度波动明显的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种异步电机开环矢量控制系统及方法。本专利技术的技术方案如下：一方面，提供一种异步电机开环矢量控制系统，包括异步电机、q轴信号输入端、d轴信号输入端、速度环PI、滑差指令计算模块、同步频率计算模块、速度估计模块、特殊电流环和磁链估计模块；所述q轴信号输入端的正极输入口连接异步电机运行频率端口，所述q轴信号输入端的输出口依次通过速度环PI、滑差指令计算模块与所述同步频率计算模块的第一输入口连接，所述电机运行频率端口与所述同步频率计算模块的第二输入口连接，所述同步频率计算模块的输出口与所述速度估计模块的第一输入口连接，所述速度估计模块的输出口与所述q轴信号输入端的负极输入口连接；所述d轴信号输入端的正极输入口连接异步电机控制电流端口，所述d轴信号输入端的负极输入口连接异步电机反馈励磁电流端口，所述d轴信号输入端的输出口与所述特殊电流环的第一输入口连接，所述同步频率计算模块的输出口与所述特殊电流环的第二输入口连接，所述特殊电流环的第三输入口连接异步电机反馈转矩电流端口，所述特殊电流环的输出口分别与所述电机的输入口和所述磁链估计模块的第一输入口连接，所述电机的输出口与所述磁链估计模块的第二输入口连接，所述磁链估计模块的输出口与所述速度估计模块的第二输入口连接。进一步的，所述速度环PI根据异步电机运行频率Wr_ref和所述速度估计模块得到的反馈速度Wr_est计算得到转矩电流Iq_ref。进一步的，所述速度估计模块得到的反馈速度Wr_est通过异步电机运行频率Wr_ref和所述磁链估计模块得到的异步电机估计滑差Wsl_est根据以下公式计算：Wr_est＝Wr_ref-Wsl_est。进一步的，所述滑差指令计算模块根据以下公式计算得到异步电机滑差Wsl_ref，Wsl_ref＝Iq_ref*Rr/k，Rr为异步电机转子电阻，k为异步电机的额定反电势系数。进一步的，所述同步频率计算模块根据以下公式计算得到异步电机的同步频率W1_ref，W1_ref＝Wr_ref+Wsl_ref。进一步的，所述异步电机的q轴电压Uq和d轴电压Ud在低速区根据以下公式计算得到，Uq＝k*W1_ref+Rs*Iq_fdb，Rs为异步电机定子电阻，Iq_fdb为异步电机反馈转矩电流；Ud＝Rs*I0+kp*(I0-Id_fdb)，I0为异步电机辨识的控制电流，kp为异步电机的绕组分布系数，Id_fdb为异步电机反馈励磁电流。进一步的，所述低速区为小于3hz。进一步的，所述异步电机的q轴电压Uq和d轴电压Ud在高速区根据以下公式计算得到，Uq＝k*W1_ref+Rs*Iq_fdb，Rs为异步电机定子电阻，Iq_fdb为异步电机反馈转矩电流；Ud＝Rs*I0，I0为异步电机辨识的控制电流。进一步的，所述高速区为大于3hz。另一方面，提供一种异步电机开环矢量控制方法，包括：S1：首先通过斜坡功能产生加速或者减速指令；S2：接着根据异步电机运行频率和反馈速度通过速度环PI计算得到转矩电流；S3：然后通过公式计算异步电机滑差和异步电机同步频率；S4：最后利用异步电机同步频率计算异步电机的q轴电压和d轴电压。相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术通过矢量控制电流环的电阻压降补偿，提高了电机低速带载能力；2、本专利技术通过反馈速度估计算法的改进减小了电机速度运行的波动；3、本专利技术可提升电机低速的稳定拖动负载能力，同时确保电机高速平滑运行。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种异步电机开环矢量控制系统的结构原理图；图2为本专利技术提供的一种异步电机开环矢量控制方法的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。实施例如图1所示，本实施例提供一种异步电机开环矢量控制系统，包括异步电机、q轴信号输入端、d轴信号输入端、速度环PI、滑差指令计算模块、同步频率计算模块、速度估计模块、特殊电流环和磁链估计模块。其中，q轴信号输入端的正极输入口连接异步电机运行频率端口，q轴信号输入端的输出口依次通过速度环PI(即速度控制PI)、滑差指令计算模块与同步频率计算模块(即W1_ref计算模块)的第一输入口连接，电机运行频率端口与同步频率计算模块的第二输入口连接，同步频率计算模块的输出口与速度估计模块的第一输入口连接，速度估计模块的输出口与q轴信号输入端的负极输入口连接。d轴信号输入端的正极输入口连接异步电机控制电流端口，d轴信号输入端的负极输入口连接异步电机反馈励磁电流端口，d轴信号输入端的输出口与特殊电流环的第一输入口连接，同步频率计算模块的输出口与特殊电流环的第二输入口连接，特殊电流环的第三输入口连接异步电机反馈转矩电流端口，特殊电流环的输出口分别与电机的输入口和磁链估计模块的第一输入口连接，电机的输出口与磁链估计模块的第二输入口连接，磁链估计模块的输出口与速度估计模块的第二输入口连接。结合图2所示，关于上述异步电机开环矢量控制系统的异步电机开环矢量控制方法，该方法首先通过斜坡功能产生加速或者减速指令，接着根据异步电机运行频率Wr_ref和速度估计模块得到的反馈速度Wr_est通过速度环PI计算得到转矩电流Iq_ref，反馈速度Wr_est通过异步电机运行频率Wr_ref和所述磁链估计模块得到的异步电机估计滑差Wsl_est根据以下公式计算：Wr_est＝Wr_ref-Wsl_est。然后，通过公式计算异步电机滑差Wsl_ref和异步电机同步频率W1_ref；滑差指令计算模块根据以下公式计算得到异步电机滑差Wsl_ref，Wsl_ref＝Iq_ref*Rr/k，其中，Rr为异步电机转子电阻，k为异步电机的额定反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异步电机开环矢量控制系统，其特征在于：包括异步电机、q轴信号输入端、d轴信号输入端、速度环PI、滑差指令计算模块、同步频率计算模块、速度估计模块、特殊电流环和磁链估计模块；/n所述q轴信号输入端的正极输入口连接异步电机运行频率端口，所述q轴信号输入端的输出口依次通过速度环PI、滑差指令计算模块与所述同步频率计算模块的第一输入口连接，所述电机运行频率端口与所述同步频率计算模块的第二输入口连接，所述同步频率计算模块的输出口与所述速度估计模块的第一输入口连接，所述速度估计模块的输出口与所述q轴信号输入端的负极输入口连接；/n所述d轴信号输入端的正极输入口连接异步电机控制电流端口，所述d轴信号输入端的负极输入口连接异步电机反馈励磁电流端口，所述d轴信号输入端的输出口与所述特殊电流环的第一输入口连接，所述同步频率计算模块的输出口与所述特殊电流环的第二输入口连接，所述特殊电流环的第三输入口连接异步电机反馈转矩电流端口，所述特殊电流环的输出口分别与所述电机的输入口和所述磁链估计模块的第一输入口连接，所述电机的输出口与所述磁链估计模块的第二输入口连接，所述磁链估计模块的输出口与所述速度估计模块的第二输入口连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种异步电机开环矢量控制系统，其特征在于：包括异步电机、q轴信号输入端、d轴信号输入端、速度环PI、滑差指令计算模块、同步频率计算模块、速度估计模块、特殊电流环和磁链估计模块；
所述q轴信号输入端的正极输入口连接异步电机运行频率端口，所述q轴信号输入端的输出口依次通过速度环PI、滑差指令计算模块与所述同步频率计算模块的第一输入口连接，所述电机运行频率端口与所述同步频率计算模块的第二输入口连接，所述同步频率计算模块的输出口与所述速度估计模块的第一输入口连接，所述速度估计模块的输出口与所述q轴信号输入端的负极输入口连接；
所述d轴信号输入端的正极输入口连接异步电机控制电流端口，所述d轴信号输入端的负极输入口连接异步电机反馈励磁电流端口，所述d轴信号输入端的输出口与所述特殊电流环的第一输入口连接，所述同步频率计算模块的输出口与所述特殊电流环的第二输入口连接，所述特殊电流环的第三输入口连接异步电机反馈转矩电流端口，所述特殊电流环的输出口分别与所述电机的输入口和所述磁链估计模块的第一输入口连接，所述电机的输出口与所述磁链估计模块的第二输入口连接，所述磁链估计模块的输出口与所述速度估计模块的第二输入口连接。


2.根据权利要求1所述的一种异步电机开环矢量控制系统，其特征在于：所述速度环PI根据异步电机运行频率Wr_ref和所述速度估计模块得到的反馈速度Wr_est计算得到转矩电流Iq_ref。


3.根据权利要求2所述的一种异步电机开环矢量控制系统，其特征在于：所述速度估计模块得到的反馈速度Wr_est通过异步电机运行频率Wr_ref和所述磁链估计模块得到的异步电机估计滑差Wsl_est根据以下公式计算：Wr_est＝Wr_ref-Wsl_est。


4.根据权利要求2所述的一种异步电机开环矢量控制系统，其特征在于：所述滑差指令计算模块根据以下公式计算得到异步电机滑差Ws...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪勇，
申请(专利权)人：深圳市迈凯诺电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44