【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子与电力传动，特别是指一种基于等效反电动势的异步电机转速观测方法。
技术介绍
1、异步电机因其具有结构简单、成本低等优点而在新能源汽车、盾构机等场合得到广泛应用。通常情况下，为了实现异步电机的转速闭环控制，往往需要使用编码器实时采集电机的转速。然而，一旦编码器发生故障，势必将导致电机运行失稳，甚至造成安全事故。为此，异步电机无速度传感器控制技术得到广泛关注。
2、申请号为202010055713.3，名称为一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法的专利技术专利和文献[王震宇,孙伟,蒋栋.基于虚拟电压注入的闭环磁链观测器的感应电机无速度传感器矢量控制系统[j].电工技术学报,2022,37(02):332-343.]提出了一种基于虚拟电压注入的异步电机无速度传感器控制方法。通过注入适当的虚拟电压，可以提高异步电机低速运行稳定性。然而，虚拟电压的注入也会带来转速估计误差，因此还必须设计复杂的转速误差补偿方法。申请号为201410003569.3，名称为基于观测磁链误差的异步电机无速度传感器的全阶磁链观测器的获取方法的专利技术专利提出了一种改进的基于全阶磁链观测器的异步电机无速度传感器控制方法。然而，为了实现转速观测，该方法需要设计复杂的反馈矩阵。文献[e.dehghan-azad,s.gadoue,d.atkinson,h.slater,p.barrass andf.blaabjerg,"sensorless control of im for limp-home mode ev application
技术实现思路
1、针对常规基于反电动势的异步电机转速观测方法低速时转速观测精度较差的问题，本专利技术提出了一种基于等效反电动势的异步电机转速观测方法，引入了新的自由度，改进了等效反电动势滑模观测器，提高了低速时等效反电动势的幅值，进而有助于提高异步电机低速转速观测精度；同时，本专利技术还在电流模型磁链观测器中引入了低通滤波器，并设计了基于等效反电动势和滤波后的转子磁链点乘的转速自适应律，最后实现了转速观测，并提高了低速转速观测精度。
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种基于等效反电动势的异步电机转速观测方法，其步骤如下：
4、步骤一、使用电压传感器采集异步电机的定子三相相电压，包括a相电压ua、b相电压ub和c相电压uc，并将ua、ub、uc变换到两相静止αβ坐标系上，得到电压uα、uβ；
5、步骤二、使用电流传感器采集异步电机的三相电流，包括a相电流ia、b相电流ib和c相电流ic，并将ia、ib、ic变换到两相静止αβ坐标系上，得到电流iα、iβ；
6、步骤三、根据步骤一得到的定子电压uα、uβ和步骤二得到的电流iα、iβ，构造如下滑模观测器，满足：
7、
8、其中，表示估计电流的α轴分量，表示估计电流的β轴分量，表示估计反电动势的α轴分量，满足：表示估计反电动势的β轴分量，满足：k表示滑模增益，sgn()为符号函数，表示估计的等效反电动势的α轴分量，表示估计的等效反电动势的β轴分量，m表示等效反电动势的增益，ls表示异步电机的定子电感，lr表示异步电机的转子电感，lm表示异步电机的互感，rs表示异步电机的定子电阻，σ为漏感系数，满足s表示拉普拉斯算子，ωc表示低通滤波器的截止频率；
9、步骤四、根据异步电机的电流模型转子磁链观测器计算异步电机的转子磁链ψrα1、ψrβ1；
10、步骤五、对步骤四得到的转子磁链ψrα1和ψrβ1进行低通滤波，得到滤波后的转子磁链ψrα2和ψrβ2；
11、步骤六、根据步骤三观测得到的等效反电动势和步骤五得到的滤波后的转子磁链ψrα2、ψrβ2，设计如下转速自适应律，满足：
12、
13、其中，表示估计的转速，kp为比例积分控制器的比例系数，ki为比例积分控制器的积分系数；
14、步骤七、重复步骤一至六，并把步骤六观测得到的转速代入步骤四对转子磁链进行调整，在比例积分控制器的作用下直到等于零时，即可实现转速的精确观测。
15、所述电压uα、uβ的表达式为：
16、
17、其中，uα为异步电机定子三相相电压在静止αβ坐标系上的α轴分量，uβ为异步电机定子三相相电压在静止αβ坐标系上的β轴分量。
18、所述电流iα、iβ的表达式为：
19、
20、其中，iα为异步电机三相电流在静止αβ坐标系上的α轴分量，iβ为异步电机三相电流在静止αβ坐标系上的β轴分量。
21、所述异步电机的转子磁链ψrα1、ψrβ1的表达式为：
22、
23、其中，ψrα1为估计的转子磁链在α轴上的分量，ψrβ1为估计的转子磁链在β轴上的分量，tr为转子时间常数，满足tr＝lr/rr，rr为异步电机的转子电阻。
24、所述滤波后的转子磁链ψrα2和ψrβ2的表达式为：
25、
26、其中，ψrα2为滤波后的转子磁链在α轴上的分量，ψrβ2为滤波后的转子磁链在β轴上的分量。
27、与现有技术相比，本专利技术产生的有益效果为：
28、1)设计了改进的等效反电动势滑模观测器，引入了额外的自由度m，通过调节m的值可以提高低速时等效反电动势的幅值。
29、2)考虑到观测的等效反电动势和真实的电机转子磁链不再是正交的关系，在电流模型转子磁链观测器中引入了低通滤波器，对观测的转子磁链进行了低通滤波，从而使等效反电动势和滤波后的转子磁链仍然是正交关系。
30、3)根据观测的等效反电动势和滤波后的转子磁链设计了一种新型转速自适应率，并使用比例积分控制器实现了转速观测。与常规基于反电动势的异步电机转速观测方法相比，本专利技术可以提高电机低速运行时等效反电动势的幅值，从而有助于提高异步电机低速转速观测精度。
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1.一种基于等效反电动势的异步电机转速观测方法，其特征在于，其步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于等效反电动势的异步电机转速观测方法，其特征在于，所述电压uα、uβ的表达式为：
3.根据权利要求1所述的基于等效反电动势的异步电机转速观测方法，其特征在于，所述电流iα、iβ的表达式为：
4.根据权利要求1所述的基于等效反电动势的异步电机转速观测方法，其特征在于，所述异步电机的转子磁链ψrα1、ψrβ1的表达式为：
5.根据权利要求1所述的基于等效反电动势的异步电机转速观测方法，其特征在于，所述滤波后的转子磁链ψrα2和ψrβ2的表达式为：
【技术特征摘要】
1.一种基于等效反电动势的异步电机转速观测方法，其特征在于，其步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于等效反电动势的异步电机转速观测方法，其特征在于，所述电压uα、uβ的表达式为：
3.根据权利要求1所述的基于等效反电动势的异步电机转速观测方法，其特征在于，所述电流iα、i...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭磊磊，李琰琰，吴振军，王帅，靳雪妍，楚之乐，武洁，金楠，陈亚斐，杨小亮，张志艳，刘震坤，叶青阳，贾凯阳，王正伟，马润致，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：
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