[發明專利]基于轉差線性控制的異步電機調速方法

無效

• 申請號: 200810024774.2
• 申請日: 2008-05-06
• 公開（公告）號: CN101272122A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 王宇;鄧智泉;王曉琳
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P27/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所
• 代理人: 柏尚春

一、技術領域

本發明的基于轉差線性控制的異步電機調速方法，屬交流電機類的異步電機調速方法。

二、背景技術

目前異步電機常用的控制系統為矢量控制系統和直接轉矩控制系統。20世紀70年代初期德國西門子公司的F.Blaschke等提出的“感應電機磁場定向的控制原理”和美國P.C.Custman與A.A.Clark申請的專利“感應電機定子電壓的坐標變換控制”，奠定了矢量控制的基礎。這種原理的基本出發點是，考慮到異步電機是一個多變量、強耦合、非線性的時變參數系統，很難通過外加信號準確控制電磁轉矩，但若以轉子磁通這一旋轉的空間矢量為參考坐標，利用從靜止坐標到旋轉坐標系之間的變換，則可以把定子電流中的勵磁分量與轉矩電流分量變成標量獨立開來，進行分別控制。這樣，通過坐標變換建立的電機模型就可等效為一臺直流電機，從而可像直流電機那樣進行調速。矢量控制的缺點如下：(1)觀測轉子磁鏈需要知道轉子電阻和電感，控制性能受參數變化較大；(2)轉矩動態響應性能不高；(3)坐標變換和電流環的存在，使得控制系統實現比較復雜。

1985年，德國學者M.Depenbrock首次提出了直接轉矩控制的理論，隨后日本學者I.Takahashi也提出了類似的控制方案。直接轉矩控制系統的特點如下：(1)在定子坐標系下分析交流電機的數學模型、控制電機的轉矩和磁鏈，避免了復雜的靜止旋轉坐標變換；(2)控制系統所用的是定子磁鏈，只要知道定子電阻就可以把它觀測出來，參數魯棒性好；(3)將轉矩和磁鏈直接作為被控量，沒有電流控制環節，實現簡單；(4)對轉矩直接控制，轉矩控制的動態性能高。直接轉矩控制的缺點如下：對定子磁鏈和電磁轉矩采用的是滯環控制，磁鏈幅值、轉矩存在脈動，定子電流諧波含量較高，它的穩態控制性能不如矢量控制。

三、發明內容

本發明的目的在于提出一種參數魯棒性好，控制簡單易實現，系統動態、靜態性能均優良的異步電機控制方法。

一種基于轉差線性控制的異步電機調速方法，其特征在于，包括轉速環、目標定子磁鏈矢量生成環節、空間矢量調制環節、定子磁鏈辨識環節、三相全橋逆變器、異步電機。轉速環將異步電機的給定轉速N^*與異步電機實際轉速N的差值進行比例和積分環節，然后再經過限幅環節得到電機瞬時轉差角頻率w_sl^*。其中異步電機的實際轉速N由速度傳感器得到；通過電機瞬時轉差角頻率w_sl^*、電機瞬時轉速角頻率w_r、異步電機的定子磁鏈給定幅值ψ^*來確定異步電機目標定子磁鏈矢量先將異步電機當前定子磁鏈矢量旋轉θ＝w_r*T角度(其中w_r為系統瞬時轉速角頻率)得到異步電機零轉差定子磁連矢量異步電機零轉差定子磁連矢量的長度為給定定子磁鏈幅值ψ^*；再將異步電機零轉差定子磁連矢量旋轉δ＝w_sl*T角度得到異步電機目標定子磁鏈矢量異步電機目標定子磁鏈矢量的長度為異步電機定子磁鏈給定幅值ψ^*，其中異步電機瞬時轉速角頻率wr=2πpN60,]]>p為異步電機極對數，N為異步電機實際轉速，T為中斷周期時間；由異步電機目標定子磁鏈矢量與異步電機當前定子磁鏈笑量作矢量差得到定子磁鏈變化量其中異步電機當前定子磁鏈矢量的求取過程如下：

(1)利用電壓傳感器獲得三相全橋逆變器的直流母線電壓U_dc，直流母線電壓U_dc與三相全橋逆變器的占空比(D_A、D_B、D_C)組合計算得出異步電機在靜止abc坐標下的三相相電壓u_sa、u_sb、u_sc：