[發明專利]一種感應電動機的矢量控制裝置

有效

• 申請號: 201010113895.1
• 申請日: 2010-02-25
• 公開（公告）號: CN101931361A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 陳偉;楊榮峰;于泳;王高林;徐殿國;楊明;貴獻國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

1.一種感應電動機的矢量控制裝置，它包括電流傳感器（105）、變換器（103）、第一坐標變換單元（102）、第二坐標變換單元（110）、三相到二相坐標變換單元（107）、電壓重構單元（109）、第一電流控制單元（101）、第二電流控制單元（106）、速度控制單元（100）、磁鏈控制單元（122）、全階觀測器單元（108）和轉速自適應觀測單元（111），

感應電機（104）的定子電流（A）通過電流傳感器（105）采樣后，送到三相到二相坐標變換單元（107）進行α-β靜止坐標軸系的坐標變換，第二坐標變換單元（110）根據全階觀測器單元（108）觀測出的轉子磁鏈觀測值（C）的角度對變換到α-β軸系下的電流進行旋轉坐標變換，使電機定子電流分解成轉矩電流（D）和勵磁電流（E），第二電流控制單元（106）和第一電流控制單元（101）分別對勵磁電流（E）和轉矩電流（D）進行控制使之分別與其指令值相匹配，其中，轉矩電流指令（J）為速度控制單元（100）根據轉速指令（H）與轉速自適應觀測單元（111）觀測出的電機轉速觀測值（B）的差值進行調節的輸出值；勵磁電流指令（I）為磁鏈控制單元（122）根據磁鏈指令（G）與全階觀測器單元（108）觀測出的電機轉子磁鏈觀測值（C）的幅值的差值進行調節的輸出值，第一坐標變換單元（102）把第一電流控制單元（101）和第二電流控制單元（106）的輸出值轉換到α-β靜止坐標軸系，生成定子電壓指令（Y）并將其輸出給變換器（103），變換器（103）根據定子電壓指令（Y）對直流母線電壓（V_dc）執行直流－交流變換并輸出給感應電機（104），電壓重構單元（109）根據定子電壓指令（Y）和檢測到的直流母線電壓（V_dc）重構出三相相電壓（F），全階觀測器單元（108）根據重構的三相相電壓（F）以及三相到二相坐標變換單元（107）變換出的α-β靜止坐標軸系下的電流（N）以及轉速自適應觀測單元（111）輸出的電機轉速觀測值（B）對電機狀態進行觀測，觀測出電機定子電流觀測值（L）、定子磁鏈觀測值（Z）和轉子磁鏈觀測值（C），轉速自適應觀測單元（111）根據全階觀測器單元（108）輸出的定子電流觀測值（L）、定子磁鏈觀測值（Z）和轉子磁鏈觀測值（C）以及三相到二相變換坐標單元（107）輸出的電流（N）觀測出電機轉子速度觀測值（B）；

所述轉速自適應觀測單元（111）包括外積單元（300）、第一加減運算單元（320）和PI調整單元（308），第一加減運算單元（320）求取電流（N）與定子電流觀測值（L）之差并輸入到外積單元（300），外積單元（300）對第一加減運算單元（320）輸出的定子電流誤差和轉子磁鏈觀測值（C）進行外積運算；?

其特征在于轉速自適應觀測單元（111）還包括一號坐標變換單元（301）、二號坐標變換單元（302）、增益單元（303）、符號運算單元（307）、一號乘法單元（304）、二號乘法單元（305）、三號乘法單元（306）、常數值單元（309）、減法單元（310）、限幅單元（311）、第二加減運算單元（321）和加法運算單元（322），一號坐標變換單元（301）基于轉子磁鏈觀測值（C）的角度信號進行坐標變換，將定子電流觀測值（L）分解出勵磁電流觀測值（P），由第二加減運算單元（321）對實際勵磁電流（E）與勵磁電流觀測值（P）進行比較得到勵磁電流觀測偏差，二號乘法單元（304）將該偏差乘以定子磁鏈q軸分量觀測值（Q），而定子磁鏈q軸分量觀測值（Q）由二號坐標變換單元（302）基于轉子磁鏈觀測值（C）的角度信號對定子磁鏈觀測值（Z）進行坐標變換分解得到，符號運算單元（307）輸出轉矩電流（D）的符號值，增益單元（303）將同步角速度（X）乘以增益（k），其中，同步角速度通過對轉子磁鏈觀測值（C）的角度信號進行微分運算得到；二號乘法單元（305）將增益單元（303）的輸出與符號運算單元（307）的輸出相乘，其結果輸出到減法單元（310），減法單元（310）則將二號乘法單元（305）的輸出減去常數值單元（309）中的數值，限幅單元（311）將減法單元（310）的輸出進行限幅操作后輸出，三號乘法單元（306）將一號乘法單元（304）的輸出乘以限幅單元（311）的輸出，加法運算單元（322）將三號乘法單元（306）的輸出加入到外積單元（300）的輸出中，加法運算單元（322）的結果輸入到PI調整單元（308）中，獲得電機轉速的觀測值（B）。

2.根據權利要求1所述的一種感應電動機的矢量控制裝置，其特征在于所述變換器（103）是三相電壓型逆變器。