[發(fā)明專利]低速下基于PI調節(jié)器和鎖相環(huán)原理的磁鏈估計器

有效

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• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103607158A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設計）人: 姜建國;徐亞軍;朱春曉;王貴峰;羅*
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發(fā)明屬于大功率交流傳動領域，是在運用PI調節(jié)器和鎖相環(huán)原理的基礎上提出一種基于電壓模型的電機磁鏈估計器算法。該算法避免了傳統(tǒng)電壓模型的積分飽和以及初始相位誤差問題，解決了低通濾波器算法低頻誤差較大問題。

背景技術

磁場控制是實現高性能交流調速方法的基礎，而這些控制方法都需要實時的檢測轉子或定子磁鏈的幅值和相位。在同步電機按氣隙磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)中，其解耦的關鍵依賴于氣隙磁鏈觀測的正確性。電機磁鏈估計在近年來受到了廣泛的關注，主要的方法包括基于電機模型的方法、信號分析方法及基于現代控制理論方法。信號分析方法往往依賴于電機本身的結構特點，因此通用性較差。基于現代控制理論方法如基于擴展Kalman濾波器、模型參考自適應方法，在磁鏈觀測中得到一定的應用，但往往難以兼顧誤差收斂速度和參數敏感性兩個方面，同時還要面臨計算開銷過大的問題。

目前基于電機模型氣隙磁鏈的觀測方法主要由電流模型、電壓模型和基于兩者的混合模型。其中，電壓模型結構簡單，在高速下取得了良好的觀測效果，而且在計算過程僅需要電機參數中的定子電阻和漏感，因此最為常用。但是由于電壓模型中使用了純積分環(huán)節(jié)，微小的直流偏置都將最終導致積分飽和，從而導致磁鏈估計錯誤。

為此，在電壓模型中通常采用一階低通濾波器來替代純積分環(huán)節(jié)，以消除積分環(huán)節(jié)對直流量的積累作用，但采用低通濾波器計算氣隙磁鏈時存在幅值和相位誤差，從而影響磁鏈觀測的精度，這種誤差在低速下尤為嚴重。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是解決傳統(tǒng)電壓模型的積分飽和、初始相位誤差以及低通濾波器算法低頻誤差較大的問題。

根據本發(fā)明提供的一種低速下基于PI調節(jié)器和鎖相環(huán)原理的磁鏈估計器，其通過同步角速度和磁鏈計算出電動勢轉矩分量的給定值，將電動勢轉矩分量的給定值和電動勢轉矩分量進行比較后通過PI調節(jié)器調整角度來獲取磁鏈。

優(yōu)選地，所述的獲取磁鏈的方法通過以下電壓模型及方法實現：

定義氣隙磁鏈軸為m軸，定義超前m軸90°的為轉矩軸，即t軸；

感應電動勢的幅值e和θ_e相角計算公式為：

|e|=eα2+eβ2θe=arctan(eβeα)---(1)]]>

其中，e_α和e_β是電機在兩相靜止坐標系下的由電壓、電流、電阻和漏感計算出來的兩相感應電動勢；

由|e|和角度計算得到e_m和e_t的公式為：