[發明專利]一種基于永磁同步電機開環矢量的轉速追蹤方法

在審

• 申請號: 201611093295.7
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN108155838A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 匡江傳;曾智波
• 申請（專利權）人: 長沙市日業電氣有限公司
• 主分類號: H02P21/13
• 分類號: H02P21/13;H02P21/18;H02P21/22;H02P21/34;H02P6/182
• 代理公司: 暫無信息
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本發明公開了一種基于永磁同步電機開環矢量的轉速追蹤方法，包括如下步驟：1.利用混合模型磁鏈觀測器估算當前電機轉子磁鏈角度再對其進行微分，估算當前電機轉速；2.對定子電流矢量進行坐標變換，分別得到勵磁電流電流i_d、轉矩電流i_q；3.以i_d和零作為輸入，經勵磁電流調節器運算得到一個勵磁電壓u_d；以i_q和零作為輸入，經轉矩電流調節器得到一個轉矩電壓u_q；4.對u_d與u_q進行矢量合成，進行空間矢量調制波計算，再與三角波比較生成驅動控制信號驅動永磁同步電機；5.重復步驟1～4，直到兩電流矢量穩定在零附近并維持很短一段時間，則認為此時估算的轉速就是當前的電機轉速，并將當前的轉速作為啟動轉速，平滑切換為對同步電機速度控制。

技術領域

本發明屬于永磁同步電機調速技術領域，尤其涉及一種基于永磁同步電機開環矢量的轉速追蹤方法。

背景技術

在高性能永磁同電機矢量控制系統中，通常采用轉速閉環控制。轉速一般通過編碼器以及根據數學模型估算獲得，然而由于編碼器在安裝、維護、成本等方面影響了永磁同步電機調速系統的簡便性以及系統的可靠性，人們提出了開環矢量轉速閉環控制方案。其核心問題是對轉子轉速信息的估算。永磁同步電機轉速估算算法有許多，如利用直接計算、觀測器、自適應、人工智能等手段，測量電機側電流電壓估算出轉子速度信息，從而進行轉速閉環控制。

然而，在變頻器驅動電機運行之前，電機有可能處于旋轉狀態，有以下兩種典型的場合：1.大型通風設備因殘存風量可能造成電機自由旋轉；2.轉動慣量大的負載遇到突然停電后，電機會自由旋轉很長的時間，此時如果啟動電機必須先獲取電機的轉速，否則變頻器會因過大的轉速差而引起變頻器過流或過壓。為了防止這一現象，要求調速系統具有轉速跟蹤再啟動功能。

工程上有采用附加硬件轉速追蹤卡方法獲取當前同步電機轉速信息：由硬件電路得到同步電機三相電壓幅值和頻率以及方向，此種方法雖然跟蹤速度快，但硬件處理經過較為復雜的處理，還需軟件配合，最終才能得到所需的轉速信息，不但增加了系統硬件成本，而且降低了系統的可靠性，一般很少采用這種方案。

還有一種方法，通過檢測直流母線電壓變化趨勢或通過檢測直流電流，當定子側電頻率與電機轉子頻率相等時直流母線電流最小。這種思路雖然物理概念清晰明確但實現起來難度較大，其方案存在以下問題：1.一般變頻器裝置中無直流母線電流檢測，而且直流母線電流最小和直流母線電容變化趨勢很短一段時間內難以判斷；2.若當前搜尋的定子磁場頻率與電機實際轉速差距大，尤其是定子磁場頻率與電機實際轉速方向相反時，轉速搜尋裝置的搜尋時間會比較長。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于永磁同步電機開環矢量的轉速追蹤方法，能準確估算出永磁同步電機當前轉速大小和方向，從而實現永磁同步電機無電流過沖地平穩再起動，且不增加硬件成本。

本發明的技術方案為：一種基于永磁同步電機開環矢量的轉速追蹤方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)永磁同步電機再起動時，利用混合模型磁鏈觀測器估算當前電機轉子磁鏈角度，對磁鏈角度進行微分，估算當前電機轉速；

(2)對永磁同步電機的定子電流矢量進行坐標變換，分別得到勵磁電流電流i_d、轉矩電流i_q；

(3)以勵磁電流i_d和零作為輸入，經勵磁電流調節器運算得到一個勵磁電壓u_d；以轉矩電流i_q和零作為輸入，經轉矩電流調節器得到一個轉矩電壓u_q；

(4)對勵磁電壓u_d與轉矩電壓u_q進行矢量合成，進行空間矢量調制波計算，再與三角波比較生成驅動控制信號驅動永磁同步電機；