[發(fā)明專利]同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)子位置推測(cè)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810023721.9
• 申請(qǐng)日: 2008-04-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101286725A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴政
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 戴政
• 主分類號(hào): H02P21/00
• 分類號(hào): H02P21/00;H02P21/14
• 代理公司: 無(wú)錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 曹祖良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及同步電機(jī)的無(wú)速度位置傳感器的矢量控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著大功率半導(dǎo)體元器件技術(shù)不斷進(jìn)步和控制用微型CPU的運(yùn)算速度飛躍提高，大功率直流/交流變換裝置被廣泛的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)、民用產(chǎn)品中，用來(lái)驅(qū)動(dòng)各種不同類型的交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)，以可變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)取得節(jié)能、高精度控制等效果。

同步電機(jī)是交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的一個(gè)重要的組成部分。近年來(lái)，永磁同步電機(jī)、永磁直流無(wú)刷電機(jī)等電機(jī)以其高效率、節(jié)能、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、低速時(shí)的大轉(zhuǎn)矩輸出等特點(diǎn)，得到了廣泛地應(yīng)用。但是，由于同步電機(jī)的定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子始終需要保持同步的特殊性，同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)需要電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)子位置角度等相位情報(bào)。所以，矢量控制法也大量被應(yīng)用在于同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制中。

為了獲取上述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)子的位置角度相位情報(bào)，可以通過(guò)在轉(zhuǎn)子上安裝以霍爾元件、測(cè)速發(fā)電機(jī)、編碼器等為代表的速度和位置傳感器，來(lái)檢測(cè)出電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度和相位角度。但是，速度位置傳感器往往受到使用溫度和安裝空間的限制，在很多應(yīng)用場(chǎng)合下無(wú)法使用。因此，各種無(wú)速度位置傳感器矢量控制法被發(fā)明和應(yīng)用在實(shí)踐中。

迄今為止，同步電機(jī)的無(wú)速度位置傳感器矢量控制法(例如專利文獻(xiàn)1)，其基本控制思想都是從電機(jī)的數(shù)學(xué)物理模型出發(fā)，通過(guò)測(cè)出定轉(zhuǎn)子的電壓電流的瞬時(shí)數(shù)值，利用事先測(cè)定得到的定轉(zhuǎn)子電阻、漏感和互感等參數(shù)，通過(guò)圍繞著電機(jī)數(shù)學(xué)物理模型所進(jìn)行的大量實(shí)時(shí)運(yùn)算，計(jì)算得出當(dāng)前電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和位置情報(bào)，并基于上述情報(bào)進(jìn)行電機(jī)的勵(lì)磁控制和轉(zhuǎn)矩控制。

專利文獻(xiàn)1日本公開(kāi)專利2001-211699

上述交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的無(wú)速度位置傳感器矢量控制方法大量使用了電機(jī)的參數(shù)，在相當(dāng)程度上有效地解決了沒(méi)有速度位置傳感器時(shí)的電機(jī)控制問(wèn)題。但是，由于定轉(zhuǎn)子電阻、漏感和互感等電機(jī)參數(shù)受到溫升、負(fù)載電流和鐵心飽和狀態(tài)的影響，在電機(jī)運(yùn)行時(shí)電機(jī)參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化給矢量控制器的運(yùn)算帶來(lái)了很大的誤差，這些誤差甚至?xí)斐烧麄€(gè)系統(tǒng)無(wú)法正常工作。為此，在實(shí)際應(yīng)用中必須由人工完成電機(jī)參數(shù)和控制器增益、補(bǔ)償系數(shù)等變量的校正，或由變頻器自動(dòng)完成校正工作。人工完成上述參數(shù)的校正需要大量的有豐富經(jīng)驗(yàn)的工程師，而變頻器的自動(dòng)參數(shù)辨識(shí)的實(shí)現(xiàn)需要極為復(fù)雜的數(shù)學(xué)處理和軟件編程，在實(shí)際應(yīng)用中存在著過(guò)于復(fù)雜、不容易被維修人員和用戶掌握等種種缺點(diǎn)。

因此，在生產(chǎn)應(yīng)用中迫切需要一種簡(jiǎn)單易行和實(shí)用的方法，這種方法對(duì)電機(jī)參數(shù)變動(dòng)不敏感，只使用了極少的電機(jī)參數(shù)，甚至幾乎不需要精確的電機(jī)參數(shù)就能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的無(wú)速度位置傳感器的矢量控制法。同時(shí)，只需要調(diào)整很少一部分參數(shù)就能適應(yīng)各種不同類型的同步電機(jī)的無(wú)速度位置傳感器矢量控制，以改變同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)用電力變換裝置種類繁多，使用不便的現(xiàn)狀。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明考慮到上述課題，提出一種交流同步電機(jī)的無(wú)速度位置傳感器的旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)子位置推測(cè)方法，本發(fā)明簡(jiǎn)單明了，只需要調(diào)整很少一部分參數(shù)就適用于永磁同步電機(jī)、永磁直流無(wú)刷電機(jī)或他勵(lì)式同步電機(jī)、磁阻式同步電機(jī)等同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種同步電機(jī)定子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)速度、定子磁鏈的相位角和轉(zhuǎn)子位置的推測(cè)方法，在同步電機(jī)的定子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)子位置的推測(cè)方法中，建立基于定子磁鏈定向矢量控制的MT旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系將勵(lì)磁軸M軸定位在定子磁鏈?zhǔn)噶可?，與其保持同步；同時(shí)轉(zhuǎn)矩軸T軸超前M軸90度；其特征是：

該方法基于磁鏈追蹤的控制思想，首先利用轉(zhuǎn)矩電流控制環(huán)輸出的轉(zhuǎn)矩電壓計(jì)算出電機(jī)定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)角速度的基礎(chǔ)估計(jì)值ω_1e；同時(shí)為了能動(dòng)態(tài)地追蹤定子磁鏈，將勵(lì)磁電流控制環(huán)輸出的勵(lì)磁電壓動(dòng)態(tài)地追蹤控制為勵(lì)磁電壓基準(zhǔn)值，計(jì)算出在正常運(yùn)行的狀態(tài)下的勵(lì)磁電壓基準(zhǔn)值V_1M^*，通過(guò)比較當(dāng)前輸出的勵(lì)磁電壓V_1M與勵(lì)磁電壓基準(zhǔn)值V_1M^*的大小后由比例積分控制環(huán)的運(yùn)算，得到能夠調(diào)整MT旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)速度的調(diào)整角速度Δω；將上述旋轉(zhuǎn)角速度的基礎(chǔ)估計(jì)值ω_1e與調(diào)整角速度Δω相加，得到同步電機(jī)被控制定子磁鏈的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角速度的推測(cè)值然后將上述磁鏈旋轉(zhuǎn)角速度推測(cè)值進(jìn)行積分運(yùn)算后，就可得到同步電機(jī)被控制定子磁鏈的相位角以及轉(zhuǎn)子的相位角