感应电机控制方法、系统、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本申请提供一种感应电机控制方法、系统、装置、电子设备及存储介质。获取感应电机的定子电流矢量和定子电压矢量，并根据定子电流矢量和定子电压矢量确定感应电机的定子磁链矢量；根据定子磁链矢量和定子电流矢量计算得到电磁转矩；获取感应电机的电机转速，并根据电磁转矩和电机转速得到负载转矩；根据定子电压矢量、定子磁链矢量和定子电流矢量得到磁链预测值；根据电磁转矩、负载转矩和电机转速得到转速预测值；根据磁链预测值和转速预测值计算价值函数，输出最优电压矢量并根据最优电压矢量确定控制感应电机的驱动信号。本申请实现了单控制器对不同时间尺度的速度和磁链的同时控制，显著提升了控制效果，并保证了系统的稳定性和鲁棒性。定性和鲁棒性。定性和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
感应电机控制方法、系统、装置、电子设备及存储介质


[0001]本申请涉及感应电机控制
，尤其涉及一种感应电机控制方法、系统、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)是一种概念简单的在线优化控制算法，以其原理简单、容易处理非线性约束、易于实现多变量控制等优点，近年来吸引了大量学者对其在电力传动领域的应用进行了研究。传统的感应电机速度控制方法需要两个控制回路且在外部速度回路中使用PI(Proportional Integral)线性控制器，这种方法存在动态响应较慢，有带宽限制等问题。因此，需要开发出一种简单实用的方法，在获取更好的电机控制性能的同时提高方法的通用性和实用性。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请的目的在于提出一种感应电机控制方法、系统、装置、电子设备及存储介质。
[0004]基于上述目的，本申请提供了一种感应电机控制方法，包括：
[0005]获取所述感应电机的定子电流矢量和定子电压矢量，并根据所述定子电流矢量和所述定子电压矢量确定所述感应电机的定子磁链矢量；
[0006]根据所述定子磁链矢量和所述定子电流矢量计算得到电磁转矩；
[0007]获取所述感应电机的电机转速，并根据所述电磁转矩和所述电机转速得到负载转矩；其中，所述负载转矩通过预先建立的负载转矩观测器获得；
[0008]根据所述定子电压矢量、所述定子磁链矢量和所述定子电流矢量得到磁链预测值；
[0009]根据所述电磁转矩、所述负载转矩和所述电机转速得到转速预测值；
[0010]根据所述磁链预测值和所述转速预测值计算价值函数，输出最优电压矢量；其中，所述最优电压矢量为使价值函数值最小时的定子电压矢量；
[0011]根据所述最优电压矢量确定所述感应电机的驱动信号，以控制所述感应电机。
[0012]可选地，所述根据所述定子磁链矢量和所述定子电流矢量计算得到电磁转矩，包括：
[0013]采用如下公式计算得到所述电磁转矩：
[0014][0015]其中，T
e
为电磁转矩，p为感应电机极对数，ψ
s
为定子磁链矢量，i
s
为定子电流矢量。
[0016]进一步地，所述方法还包括通过以下方法建立所述负载转矩观测器：
[0017]选取状态量输入量u＝T
e
，输出量y＝ω
r
；其中，ω
r
为电机转速，T
L
为负载转矩，T
e
为电磁转矩；
[0018]根据感应电机运动方程得到：
[0019][0020]其中，p为感应电机极对数，J为电机转动惯量；
[0021]令C＝[1 0]，D＝0，得到将代入得到：
[0022][0023]其中，L为给定的系数，通过求取A
‑
LC矩阵特征值得到；
[0024]设得到其中，为所述负载转矩观测器观测的电机转速，为所述负载转矩观测器观测到的负载转矩。
[0025]具体地，所述磁链预测值和所述转速预测值分别通过以下数学模型得到：
[0026][0027][0028]其中，为k+1时刻的定子磁链矢量，为k时刻的定子磁链矢量，T
sc
为采样时间，为k时刻的定子电压矢量，R
s
为定子电阻，为k时刻的定子电流矢量；为k+1时刻的电机转速，p为感应电机极对数，J为电机转动惯量，为k时刻的电磁转矩，T
L
为负载转矩，为k时刻的电机转速。
[0029]可选地，所述根据所述磁链预测值和所述转速预测值计算价值函数，包括：
[0030]采用如下公式计算所述价值函数：
[0031][0032]其中，k
ψ
为磁链权重系数，为定子磁链参考值，为k+1时刻的定子磁链矢量，为电机转速参考值，为k+1时刻的电机转速。
[0033]进一步地，所述方法还包括：
[0034]将所述电机转速参考值进行斜坡处理；其中，所述斜坡斜率为SI.Wb/(
±
0.1)，SI.Wb为所述感应电机的额定转速。
[0035]基于上述目的，本申请还提供了一种感应电机控制系统，包括数字信号处理器，所述数字信号处理器执行如上任意一实施例所述的感应电机控制方法，以控制所述感应电机。
[0036]基于上述目的，本申请还提供了一种感应电机控制装置，包括：
[0037]定子磁链矢量模块，被配置为获取所述感应电机的定子电流矢量和定子电压矢量，并根据所述定子电流矢量和所述定子电压矢量确定所述感应电机的定子磁链矢量；
[0038]电磁转矩模块，被配置为根据所述定子磁链矢量和所述定子电流矢量计算得到电磁转矩；
[0039]负载转矩模块，被配置为获取所述感应电机的电机转速，并根据所述电磁转矩和所述电机转速得到负载转矩；其中，所述负载转矩通过预先建立的负载转矩观测器获得；
[0040]磁链预测模块，被配置为根据所述定子电压矢量、所述定子磁链矢量和所述定子电流矢量得到磁链预测值；
[0041]转速预测模块，被配置为根据所述电磁转矩、所述负载转矩和所述电机转速得到转速预测值；
[0042]输出模块，被配置为根据所述磁链预测值和所述转速预测值计算价值函数，输出最优电压矢量；其中，所述最优电压矢量为使价值函数值最小时的定子电压矢量；
[0043]驱动信号确定模块，被配置为根据所述最优电压矢量确定所述感应电机的驱动信号，以控制所述感应电机。
[0044]基于上述目的，本申请还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任意一实施例所述的感应电机控制方法。
[0045]基于上述目的，本申请还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行如上任意一实施例所述的感应电机控制方法。
[0046]从上面所述可以看出，本申请提供的一种感应电机控制方法、系统、装置、电子设备及存储介质，在得到定子磁链矢量后，根据定子磁链矢量和定子电流矢量对磁链进行预测，应用负载转矩观测器观测得到负载转矩，并应用运动方程对电机转速进行预测；通过选出价值函数的最小值得到最优电压矢量，以确定控制感应电机的驱动信号。该方法保证了系统的稳定性和鲁棒性，显著地提升了控制效果，具有较快的动态响应，同时减少了电机稳态转矩脉动和电流纹波。
附图说明
[0047]为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关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申请的实施例，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。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种感应电机控制方法，其特征在于，包括：获取所述感应电机的定子电流矢量和定子电压矢量，并根据所述定子电流矢量和所述定子电压矢量确定所述感应电机的定子磁链矢量；根据所述定子磁链矢量和所述定子电流矢量计算得到电磁转矩；获取所述感应电机的电机转速，并根据所述电磁转矩和所述电机转速得到负载转矩；其中，所述负载转矩通过预先建立的负载转矩观测器获得；根据所述定子电压矢量、所述定子磁链矢量和所述定子电流矢量得到磁链预测值；根据所述电磁转矩、所述负载转矩和所述电机转速得到转速预测值；根据所述磁链预测值和所述转速预测值计算价值函数，输出最优电压矢量；其中，所述最优电压矢量为使价值函数值最小时的定子电压矢量；根据所述最优电压矢量确定所述感应电机的驱动信号，以控制所述感应电机。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述定子磁链矢量和所述定子电流矢量计算得到电磁转矩，包括：采用如下公式计算得到所述电磁转矩：其中，T
e
为电磁转矩，p为感应电机极对数，ψ
s
为定子磁链矢量，i
s
为定子电流矢量。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过以下方法建立所述负载转矩观测器：选取状态量输入量u＝T
e
，输出量y＝ω
r
；其中，ω
r
为电机转速，T
L
为负载转矩，T
e
为电磁转矩；根据感应电机运动方程得到：其中，p为感应电机极对数，J为电机转动惯量；令C＝[1 0]，D＝0，得到将代入得到：其中，L为给定的系数，通过求取A
‑
LC矩阵特征值得到；设得到其中，为所述负载转矩观测器观测的电机转速，为所述负载转矩观测器观测到的负载转矩。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁链预测值和所述转速预测值分别通过以下数学模型得到：
其中，为k+1时刻的定子磁链矢量，为k时刻的定子磁链矢量，T
sc
为采样时间，为k时刻的定子电压矢量，R
s
为定子电阻，为k时刻的定子电流矢量；为k+1时刻的电机转速，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永昌，张昊男，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：