一种感应电动机的矢量控制方法及装置，其中磁链观测步骤包括首先分别进行电压模型计算和电流模型计算得到磁链Ψ↓［ｒｈｐｆ］和Ψ↓［ｒｌｐｆ］，然后两部分磁链相加再进行直角坐标／极坐标变换得到磁链角θ↓［ｓ］和磁链幅值，磁链角θ↓［ｓ］作为参数再反馈到电流模型计算步骤中去。本发明专利技术在结合电压模型法、电流模型法的优点，弥补其不足的基础上，采用了改进电压模型法。考虑到电压模型和电流模型的各自特点，将两者结合起来使用，即在高速时让电压模型起作用，通过低通滤波器将电流模型的观测值滤掉；在低速时让电流模型起作用，通过高通滤波器将电压模型观测值滤掉，这样磁链观测在高速和低速时都有较高的精确度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电动机领域，特别是用于控制感应电动机的变速运转的无速度传感器矢量控制方法。
技术介绍
随着矢量控制理论的引入和高性能的中央处理器(CPU)和数字信号处理器(DSP)的发展，可以高性能的控制感应电动机做变速运转。即需要感应电动机的速度信息或磁通信息来对感应电动机进行矢量控制。通常为了检测速度信息或磁通信息，需要速度传感器或磁通传感器，诸如速度机、解析器或脉冲编码器。但传感器的电子电路在使用温度方面受到局限，速度传感器和变流器之间信号接线费用高，而且感应电动机与速度传感器之间的连接部分要经受冲击，出于设备可靠性考虑最好避免使用传感器。因此近来提出了无传感器矢量控制设备的各种感应电动机速度估算方法，但现有的方法都有各自的局限性。现有方法一基于模型参考自适应系统，MRAS(Model Reference Adaptive System)方法辨识参数的主要思想是将含有待估计参数的方程作为可调模型，将不含未知参数的方程作为参考模型，利用两个模型输出量的偏差根据一定自适应率来实时调节可调模型的参数。MRAS方法的框图如图1所示，它存在以下几个问题首先，MRAS方法存在一个收敛速度的问题。因为电机的转速不是直接计算出的，而是通过自适应调节器通过调节和控制产生的，自适应调节器的收敛速度与调节器的参数相关。其次，MRAS方法存在稳定性的问题。自适应调节器存在一个稳定的参数范围，对于不同的电机，调节器稳定的参数范围不一样。设计者还必须在自适应调节器的收敛速度和稳定性方面作一些折衷。另外，MRAS方法的结构较为复杂，实现起来也较为困难。现有方法二为改进的电压模型法，对电机磁链的电压模型法做了改进，其原理如图2所示。用一阶惯性滤波环节替代采用纯积分器进行反电动势计算，在低速运行时，一阶惯性滤波环节的计算值与实际值相差很大，且与转子速度相干扰，使不可能进行完全的矢量控制，对在整个速度范围内进行适当的矢量控制来说，这一解决方案是不令人满意的。其次，磁链观测的补偿量为转子磁链给定值，磁链观测器在磁链幅值变化的过程中，如启动过程、励磁电流交流注入实现无速度传感器Rr辨识、弱磁控制等都不能准确观测。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种感应电动机的矢量控制方法，能够进行稳定准确的控制电机磁链和转速观测。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案一种感应电动机的矢量控制方法，包括磁链观测的步骤，其特征在于，所述磁链观测步骤包括如下几步首先分别进行电压模型计算和电流模型计算得到磁链ψrhpf和ψrlpf，然后两部分磁链相加再进行直角坐标/极坐标变换得到磁链角θs和磁链幅值，磁链角θs作为参数再反馈到电流模型计算步骤中去。所述电流模型计算包括以下步骤1)旋转变换，根据电机检测的电流is和磁场角θs得到α-β坐标系下的电机定子电流isα、isβ，is＝{isα，isβ}T，继而计算出同步旋转d-q坐标系下的电机磁场电流isd，isdisq=cosθssinθs-sinθscosθsisαisβ]]>isq为电机力矩电流；2)电流磁链模型计算，使用上述电机磁场电流isd算出同步旋转d-q坐标系下磁链ψrd，ψrd=Lm1+τrsisd]]>式中，τr为转子时间常数，Lm为电机定转子互感；3)旋转逆变换，使用上述d-q坐标系下磁链ψrd进行逆变换，算出α-β坐标系下的磁链ψr 4)低通滤波，通过第二积分器，在高速时将电流模型计算的观测值滤掉， 即得到磁链ψrlpf。所述电压模型计算包括以下两个步骤 1)反电动势计算，根据电机检测的电流is与逆变器发出的电压Us计算出电机反电动势e，e‾=LrLm(Us‾-Rs·is-σLsddtis)]]>式中，e为电机反电动势，Lr为电机转子电感，Lm为电机定转子互感，Rs为电机定子电阻，Ls为电机转子电感，σ为电机漏感系数；2)高通滤波，通过第一积分器，在低速时将电压模型计算的观测值滤掉，即得到磁链ψrhpf， 所述磁链相加和直角坐标/极坐标变换过程为电压模型计算的磁链ψrhpf和电流计算的磁链ψrlpf经过相加得到观测到的电机磁链 ψr^=ψrlpf+ψhpfr,]]>因此，混合的磁链计算公式为 计算的磁链再经过直角坐标/极坐标变换得到磁链幅值和磁链角，θs=arctgψsβψsα.]]>计算出的磁链角θs作为参数反馈到旋转变换和旋转逆变换。本专利技术同时提供一种感应电动机的矢量控制装置，包括磁链观测模块，所述磁链观测模块包括电压模型部分、电流模型部分、加法器、直角坐标/极坐标变换装置和一个反馈装置。所述电流模型部分包括1)旋转变换装置，根据电机检测的电流is和磁场角θs得到α-β坐标系下的电机定子电流isα、isβ， is＝{isα，isβ}T，继而计算出同步旋转d-q坐标系下的电机磁场电流isd，isdisq=cosθssinθs-sinθscosθsisαisβ]]>isq为电机力矩电流；2)电流磁链模型计算装置，使用上述电机磁场电流isd算出同步旋转d-q坐标系下磁链ψrd，ψrd=Lm1+τrsisd]]>式中，τr为转子时间常数，Lm为电机定转子互感；3)旋转逆变换装置，使用上述d-q坐标系下磁链ψrd进行逆变换，算出α-β坐标系下的磁链ψr 4)低通滤波装置，通过第二积分器，在高速时将电流模型的观测值滤掉， 即得到磁链ψrlpf。所述电压模型部分包括1)反电动势计算装置，根据电机检测的电流is与逆变器发出的电压Us计算出电机反电动势e，e‾=LrLm(Us‾-Rs·is-σLsddtis)]]>式中，e为电机反电动势，Lr为电机转子电感，Lm为电机定转子互感，Rs为电机定子电阻，Ls为电机转子电感，σ为电机漏感系数；2)高通滤波装置，通过第一积分器，得到磁链ψrhpf， 所述加法器和直角坐标/极坐标变换装置，电压模型法的磁链ψr和电流模型法磁链ψrlpf经过加法器得到观测到的电机磁链 ψ^r=ψrlpf+ψhpfr]]>因此，混合模型的磁链计算公式为 计算的磁链再经过直角坐标/极坐标变换得到磁链幅值和磁链角，θs=arctgψsβψsα.]]>反馈装置将计算出的磁链角θs作为参数反馈到旋转变换装置和旋转逆变换装置。本专利技术在结合电压模型法、电流本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种感应电动机的矢量控制方法，包括磁链观测的步骤，其特征在于，所述磁链观测步骤包括如下几步：首先分别进行电压模型计算和电流模型计算得到磁链Ψ↓［ｒｈｐｆ］和Ψ↓［ｒｌｐｆ］，然后两部分磁链相加再进行直角坐标／极坐标变换得到磁链角θ↓［ｓ］和磁链幅值，磁链角θ↓［ｓ］作为参数再反馈到电流模型计算步骤中去。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李永东，杜耀武，
申请(专利权)人：上海格立特电力电子有限公司，李永东，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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