[發(fā)明專利]一種感應電動機的矢量控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010113895.1
• 申請日: 2010-02-25
• 公開（公告）號: CN101931361A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種感應電動機的控制裝置，具體涉及一種感應電動機的無速度傳感器矢量控制裝置。

背景技術(shù)

目前，比較常用的交流調(diào)速控制方法有V/F控制、矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）等幾種方式。矢量控制被認為是感應電機高性能控制場合應用最廣泛的控制方法，其中基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制可以實現(xiàn)感應電機的解耦控制，采用這種方法可以使感應電機的動態(tài)性能與直流電機相媲美。在矢量控制系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)磁通定向?qū)﹄姍C進行解耦，通常需要速度傳感器。然而，速度傳感器的安裝增加了整個系統(tǒng)的成本和復雜性，在高溫、潮濕等惡劣條件下，速度傳感器的安裝又降低了系統(tǒng)的可靠性。

因此，研究無速度傳感器矢量控制技術(shù)具有實際意義，它可以避免傳感器帶來的環(huán)境適應性、安裝維護等麻煩，提高系統(tǒng)的可靠性，并且降低產(chǎn)品成本。無速度傳感器矢量控制的核心技術(shù)是如何來準確地獲取電機的磁鏈和轉(zhuǎn)速信息，尤其是如何提高低速場合磁鏈和轉(zhuǎn)速的觀測性能。20世紀70～80年代以來，很多學者和工程技術(shù)人員在這方面傾注了大量心血，取得了不少成就，提出了很多無速度傳感器矢量控制算法，包括有：定子電流轉(zhuǎn)矩分量誤差補償法、感應電動勢計算法、模型參考自適應法（MRAS）、轉(zhuǎn)子磁鏈角速度計算法、自適應狀態(tài)觀測器、擴展的卡爾曼濾波算法以及信號注入法等等。其中自適應狀態(tài)觀測器算法采用自適應算法對電機轉(zhuǎn)速進行觀測，對測量噪聲具有一定的魯棒性，因而受到廣泛青睞。但是，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速自適應率并不能保證算法的穩(wěn)定性，在低速發(fā)電狀態(tài)下系統(tǒng)存在不穩(wěn)定問題，且低速時轉(zhuǎn)速觀測誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種感應電動機的矢量控制裝置，以解決傳統(tǒng)感應電動機的矢量控制方法因轉(zhuǎn)速自適應率不能保證算法的穩(wěn)定性，在低速發(fā)電狀態(tài)下系統(tǒng)存在不穩(wěn)定且低速時轉(zhuǎn)速觀測誤差較大的問題。

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(gòu)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(zhuǎn)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(jù)全階觀測器單元108觀測出的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)坐標變換，使電機定子電流分解成轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩電流D進行控制使之分別與其指令值相匹配，其中，轉(zhuǎn)矩電流指令J為速度控制單元100根據(jù)轉(zhuǎn)速指令H與轉(zhuǎn)速自適應觀測單元111觀測出的電機轉(zhuǎn)速觀測值B的差值進行調(diào)節(jié)的輸出值；勵磁電流指令I(lǐng)為磁鏈控制單元122根據(jù)磁鏈指令G與全階觀測器單元108觀測出的電機轉(zhuǎn)子磁鏈觀測值C的幅值的差值進行調(diào)節(jié)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(zhuǎn)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(jù)定子電壓指令Y對直流母線電壓V_dc執(zhí)行直流－交流變換并輸出給感應電機104，電壓重構(gòu)單元109根據(jù)定子電壓指令Y和檢測到的直流母線電壓V_dc重構(gòu)出三相相電壓F，全階觀測器單元108根據(jù)重構(gòu)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(zhuǎn)速自適應觀測單元111輸出的電機轉(zhuǎn)速觀測值B對電機狀態(tài)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(zhuǎn)子磁鏈觀測值C，轉(zhuǎn)速自適應觀測單元111根據(jù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子速度觀測值B；

所述轉(zhuǎn)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(diào)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(zhuǎn)子磁鏈觀測值C進行外積運算；?