[發明專利]基于新型轉子磁鏈觀測器的異步電機速度控制裝置及系統

有效

• 申請號: 201410256660.6
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN104022707A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 施昕昕;黃家才;溫秀蘭;林健;李春
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: H02P21/13
• 分類號: H02P21/13
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.基于新型轉子磁鏈觀測器的異步電機速度控制裝置，其特征是，包括異步電機模塊、轉子磁鏈觀測器、Park變換模塊、逆Park變換模塊、d軸電流控制器、q軸電流控制器、速度控制器、第一比較模塊、第二比較模塊和第三比較模塊；所述異步電機模塊包括轉子模塊、定子改進模塊、互感磁鏈模塊、轉矩模塊和運動模塊；

所述轉子模塊設置有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第一輸出端和第二輸出端；

所述互感磁鏈模塊設置有第一輸入端、第二輸入端和輸出端；

所述定子改進模塊設置有第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端、第一輸入端和第二輸入端；

所述轉矩模塊設置有輸出端和輸入端；

所述運動模塊設置有第一輸入端、第二輸入端和輸出端；

所述第一比較模塊設置有第一輸入端、第二輸入端和輸出端；

所述第二比較模塊設置有第一輸入端、第二輸入端和輸出端；

所述第三比較模塊設置有第一輸入端、第二輸入端和輸出端；

所述速度控制器設置有輸入端和輸出端；

所述q軸電流控制器設置有輸入端和輸出端；

所述d軸電流控制器設置有輸入端和輸出端

所述逆Park變換模塊設置有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端和輸出端；

所述Park變換模塊設置有第一輸出端、第二輸出端、第一輸入端和第二輸入端；

所述轉子磁鏈觀測器包括第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端和輸出端；

所述轉子磁鏈觀測器的第一輸入端與所述逆Park變換模塊的輸出端相連接，所述轉子磁鏈觀測器的第二輸入端與所述定子改進模塊的第三輸出端相連接，所述轉子磁鏈觀測器的第三輸入端與所述運動模塊的輸出端相連接，所述轉子磁鏈觀測器的輸出端與所述Park變換模塊的輸入端相連接。

2.根據權利要求1所述的基于新型轉子磁鏈觀測器的異步電機速度控制裝置，其特征是，

所述轉子模塊的第一輸出端與互感磁鏈模塊的第一輸入端相連接；

所述定子改進模塊的第一輸出端與轉矩模塊的輸入端相連接，所述定子改進模塊的第二輸出端與互感磁鏈模塊的第二輸入端相連接，所述定子改進模塊的第二輸入端與逆Park變換模塊的輸出端相連接；

所述互感磁鏈模塊的輸出分別與轉子模塊的第一輸入端和定子改進模塊的第一輸入端相連接；

所述運動模塊的第一輸入端與轉矩模塊的輸出端相連接。

3.根據權利要求1所述的基于新型轉子磁鏈觀測器的異步電機速度控制裝置，其特征是，

所述第一比較模塊的第二輸入端與運動模塊的輸出端相連接；

所述速度控制器的輸入端與第一比較模塊的輸出端相連接；

所述第二比較模塊的第一輸入端與速度控制器的輸出端相連接，所述第二比較模塊的第二輸入端與Park變換模塊的第一輸出端相連接；

所述q軸電流控制器的輸入端與第二比較模塊的輸出端相連接；

所述逆Park變換模塊的第一輸入端與q軸電流控制器的輸出端相連接，所述逆Park變換模塊的第二輸入端與d軸電流控制器的輸出端相連接，所述逆Park變換模塊的第三輸入端與轉子磁鏈觀測器的輸出端相連接；

所述d軸電流控制器的輸入端與第三比較模塊的輸出端相連接；

所述第三比較模塊的第二輸入端與Park變換模塊的第二輸出端相連接。

4.基于新型轉子磁鏈觀測器的異步電機速度控制系統，其特征是，所述轉子磁鏈觀測器的實現方式為：

θψr(k)=tan-1(ψrβv(k)ψrαv(k))---(1)]]>

其中，θ_ψr為轉子磁鏈角，k代表第k次采樣時刻，和分別為轉子磁鏈電壓模型在α軸和β軸上的分量，其計算公式如下：

ψrαv(k)=-(Ls·Lr-Lm·LmLm)·isα(k)+LrLm·ψsαv(k)]]>

ψrβv(k)=-(Ls·Lr-Lm·LmLm)·isβ(k)+LrLm·ψsβv(k)---(2)]]>

其中，i_sα,i_sβ分別為定子繞組電流在α軸和β軸上的分量，L_s和L_r為定子和轉子繞組的自感，L_m是定子與轉子同軸等效繞組間的互感，和分別為定子磁鏈電壓模型在α軸和β軸上的分量，由如下公式計算得出：

ψsαv(k)=ψsαv(k-1)+T2·[esα(k)+esα(k-1)]]]>

ψsβv(k)=ψsβv(k-1)+T2·[esβ(k)+esβ(k-1)]]]>

e_sα(k)＝u_sα(k)-R_s·i_sα(k)+u_comp,ra(k)

e_sβ(k)＝u_sβ(k)-R_s·i_sβ(k)+u_comp,rβ(k)??????(3)

式中，u_sα,u_sβ分別為定子繞組電壓，R_s為定子電阻，e_sα和e_sβ是定子繞組反電動勢，T為采樣周期，u_comp,rα和u_comp,rβ為補償電壓，計算方法如下：

ucomp,rα(k)=Kp·[ψrαi(k)-ψrαv(k)]+ucomp,rα,i(k-1)]]>

ucomp,sβ(k)=Kp·[ψrβi(k)-ψrβv(k)]+ucomp,rβ,i(k-1)---(4)]]>

ucomp,rα,i(k)=ucomp,rα,i(k-1)+KI·T·[ψrαi(k)-ψrαv(k)]]]>

ucomp,rβ,i(k)=ucomp,rβ,i(k-1)+KI·T·[ψrβi(k)-ψrβv(k)]]]>

式中，ucomp,rα,i(k)和ucomp,rβ,i(k)為補償電壓的積分分量，KP和KI分別為比例和積分系數。和為轉子磁鏈電流模型在α軸和β軸上的分量，在其計算公式中利用了轉子轉速信號，即

ψrαi(k)=ψrαi(k-1)+T·(Lm·RrLr·isα(k)-RrLr·ψrαi(k-1)-ωr(k)·ψrβi(k-1))]]>

ψrβi(k)=ψrβi(k-1)+T·(Lm·RrLr·isβ(k)-RrLr·ψrβi(k-1)-ωr(k)·ψrαi(k-1))---(5)]]>

式中，R_r是轉子電阻，ω_r為轉子電角速度。