一种基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法，在异步电动机负载转矩出现跳变时，根据转差角绝对值时间积分守恒的原则，合理选择作用于电动机的电压矢量类型并设计每种电压矢量的作用时间，将转速的控制分为转差恒正和转差恒负两个阶段，转差恒正的时间段内选择逆变器所能提供的最大前进矢量作用于电动机，转差恒负的时间段内选择零矢量作用于电动机，且转速变化率为负和转速变化率为正两个时间段内转差角的绝对值的积分值是守恒的，从而使得转速没有超调，转速动态过程中只存在一个过零点，使得异步电动机的转速动态性能最优。转速动态性能最优。转速动态性能最优。

【技术实现步骤摘要】
一种基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法


[0001]本专利技术涉及电动机控制
，主要涉及一种基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法。

技术介绍

[0002]异步电动机与永磁电动机相比,具有成本低、转子结构简单坚固、易于弱磁的优点。异步电动机的常用控制算法为矢量控制和直接转矩控制。矢量控制实现了转矩分量和励磁分量的解耦，但是电流PI环的存在影响了转矩的动态性能。
[0003]DTC(直接转矩控制)技术是继矢量控制技术之后发展起来的一种新型变频调速技术，于20世纪80年代由德国学者M.Depenbrock和日本学者I.Takahashi首先针对异步电动机提出，90年代由Zhong.L,Rahman M F,Hu Y W等学者提出永磁同步电动机直接转矩控制理论。它采用空间矢量分析的方法，直接在定子坐标系下计算并控制交流电动机的转矩和磁链，采用定子磁场定向，借助于离散的两点式控制(Band
‑
Band控制)产生脉宽信号，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得转矩的高动态性能。DTC具备控制结构简单、转矩动态响应迅速、对电动机参数依赖少、对电动机参数变化鲁棒性好等优点。与矢量控制相比，直接转矩控制提高了电磁转矩的动态性能，但是其转矩脉动较大。
[0004]现有技术中《基于转差线性控制的异步电动机调速方法(ZL200810024774.2)》提出的方法在异步电动机维持定子磁链幅值不变的情况下，通过直接线性的调节异步电动机的转差来控制转矩。该方法结合了矢量控制对转矩线性调节和直接转矩控制，具备直接调节转差、无电流环、无坐标变换的特点，实现简单，仅须辨识定子磁链，同时参数鲁棒性强，电流谐波小，转矩脉动小，磁链波动小，具有良好的调速性能。
[0005]上述基于转差线性控制的异步电动机调速方法可以同时提高了电磁转矩的稳态性能和动态性能，但是，电磁转矩的稳态性能和动态性能的同时提高只是调速系统整体性能提高的必要条件，而非充份条件。
[0006]事实上，不管是直接转矩控制还是转差线性控制，异步电动机调速系统的目标控制量(电动机转速)仍然受到线性控制器的影响。因此，如何实现异步电动机转速动态性能的最优是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：为了解决上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提出了一种基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法，解决了现有技术中转矩负载突变时，电动机的转速调节时间长、调节次数多的问题。
[0008]技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0009]一种基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法，所述异步电动机控制系统包括母线电压源、全桥逆变器、异步电动机、光电码盘、电压传感器1、电压传感器2、电压传感器3、电压传感器4、电流传感器1、电流传感器2和电流传感器3；所述母线电压源两
端连接全桥逆变器，电压传感器4并联在母线电压源两端；所述全桥逆变器包括三个并联的桥臂，三个桥臂中点依次通过电流传感器1
‑
3连接至异步电动机三相绕组的三个输出端；所述电压传感器1电压传感器2和电压传感器3分别并联在异步电动机电枢绕组的两端，用于测量各相电压；所述光电码盘与异步电动机转子同轴安装，用于测量电动机的转角电角频率；其特征在于，所述异步电动机控制方法包括负载转矩突增和负载转矩突降两种情况，具体如下：
[0010](1)负载转矩突增时：
[0011]步骤S1.1、记录负载转矩突增时刻为t
A
，通过光电码盘获取异步电动机的转角电角频率ω
r
；测量异步电动机的定子电阻R，并利用电压传感器1、电压传感器2、和电压传感器3分别测量获得异步电动机的定子电压u
a
，u
b
和u
c
；通过电流传感器1、电流传感器2、和电流传感器3分别测量获得异步电动机的定子电流i
a
，i
b
和i
c
；
[0012]步骤S1.2、计算获取异步电动机的负载反电势如下：
[0013][0014]分别对E
a
，E
b
和E
c
进行积分，获得异步电动机的定子磁链ψ
a
，ψ
b
和ψ
c
，通过ψ
a
，ψ
b
和ψ
c
计算获得定子磁链的幅值|ψ
s
|和定子磁链的相位角θ
s
如下：
[0015][0016][0017]步骤S1.3、获取异步电动机的数字控制系统的开关频率为T，同时利用电压传感器4测量母线电压U
dc
，计算异步电动机的同步电角频率ω
s
如下：
[0018][0019]步骤S1.4、对ω
r
进行求导，当ω
r
的求导值为0时，记录这一时刻为t
B
；在t
A
到t
B
的时间段内，选择电压矢量作用于异步电动机；
[0020]步骤S1.5、在t
A
到t
B
的时间段内，对ω
r
进行时间积分，获得ω
r
的时间积分值θ
r
如下：
[0021][0022]对θ
r
进行时间积分如下：
[0023][0024]从t
B
时刻开始，对ω
s
进行时间积分，获得ω
s
的时间积分值θ1如下：
[0025][0026]对θ1进行时间积分如下：
[0027][0028]当时，记录这一时刻为t
C
；在t
B
到t
C
的时间段内，选择电压矢量作用于异步电动机；
[0029]步骤S1.6、令在t
C
到t
D
的时间段内，选择电压矢量u
min
＝0作用于异步电动机；
[0030](2)负载转矩突降时：
[0031]步骤S2.1、记录负载转矩突降时刻为t
A
，通过光电码盘获取异步电动机的转角电角频率ω
r
；测量异步电动机的定子电阻R，并利用电压传感器1、电压传感器2、和电压传感器3分别测量获得异步电动机的定子电压u
a
，u
b
和u
c
；通过电流传感器1、电流传感器2、和电流传感器3分别测量获得异步电动机的定子电流i
a
，i
b
和i
c
；
[0032]步骤S2.2、计算获取异步电动机的负载反电势如下：
[0033][0034]分别对E
a
，E
b
和E
c<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法，所述异步电动机控制系统包括母线电压源、全桥逆变器、异步电动机、光电码盘、电压传感器1、电压传感器2、电压传感器3、电压传感器4、电流传感器1、电流传感器2和电流传感器3；所述母线电压源两端连接全桥逆变器，电压传感器4并联在母线电压源两端；所述全桥逆变器包括三个并联的桥臂，三个桥臂中点依次通过电流传感器1
‑
3连接至异步电动机三相绕组的三个输出端；所述电压传感器1电压传感器2和电压传感器3分别并联在异步电动机电枢绕组的两端，用于测量各相电压；所述光电码盘与异步电动机转子同轴安装，用于测量电动机的转角电角频率；其特征在于，所述异步电动机控制方法包括负载转矩突增和负载转矩突降两种情况，具体如下：(1)负载转矩突增时：步骤S1.1、记录负载转矩突增时刻为t
A
，通过光电码盘获取异步电动机的转角电角频率ω
r
；测量异步电动机的定子电阻R，并利用电压传感器1、电压传感器2、和电压传感器3分别测量获得异步电动机的定子电压u
a
，u
b
和u
c
；通过电流传感器1、电流传感器2、和电流传感器3分别测量获得异步电动机的定子电流i
a
，i
b
和i
c
；步骤S1.2、计算获取异步电动机的负载反电势如下：分别对E
a
，E
b
和E
c
进行积分，获得异步电动机的定子磁链ψ
a
，ψ
b
和ψ
c
，通过ψ
a
，ψ
b
和ψ
c
计算获得定子磁链的幅值|ψ
s
|和定子磁链的相位角θ
s
如下：如下：步骤S1.3、获取异步电动机的数字控制系统的开关频率为T，同时利用电压传感器4测量母线电压U
dc
，计算异步电动机的同步电角频率ω
s
如下：步骤S1.4、对ω
r
进行求导，当ω
r
的求导值为0时，记录这一时刻为t
B
；在t
A
到t
B
的时间段内，选择电压矢量作用于异步电动机；步骤S1.5、在t
A
到t
B
的时间段内，对ω
r
进行时间积分，获得ω
r
的时间积分值θ
r
如下：对θ
r
进行时间积分如下：从t
B
时刻开始，对ω
s
进行时间积分，获得ω
s
的时间积分值θ1如下：
对θ1进行时间积分如下：当时，记录这一时刻为t
C
；在t
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，张成糕，郝雯娟，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：