[發明專利]基于轉子槽諧波的異步電機速度檢測和控制方法及系統

有效

• 申請號: 202010554266.6
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111614297B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 趙藝兵;黃宇航;李寧
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P21/24;H02P21/00;H02P25/02
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 王磊

1.一種基于轉子槽諧波的異步電機速度檢測和控制方法，其特征在于，包括：

步驟1，檢測三相異步電機的定子線電壓信號定子線電壓信號含有轉子槽諧波電壓信號和定子基波電壓信號；

步驟2，從給三相異步電機供電的三相逆變器的控制信號中提取電壓正弦波信號

步驟3，構造參考信號：

式中，是由步驟2得出的正弦波信號，w₁(k)、w₂(k)是調整系數，k＝1,2,3...；

步驟4，求取偏差：

式中是步驟1得出的定子線電壓信號，是步驟3得出的參考信號；

步驟5，基于最小方差準則，修正中的調整系數w₁(k)，w₂(k)，修正規律如下：

式中e(k)是經步驟4得到的偏差，和是經步驟2得到的正弦波信號，λ是迭代系數；

步驟6，重復循環步驟3到步驟5，迭代修正參考信號中的調整系數w₁(k)、w₂(k)，可以使得參考信號按照最小方差收斂于定子線電壓信號即這時參考信號等于定子線電壓信號中的基波電壓分量，偏差即為轉子槽諧波電壓分量，對e(k)整形，得到脈沖信號，測量脈沖信號頻率即可測量電機的轉速。

2.根據權利要求1所述的一種基于轉子槽諧波的異步電機速度檢測和控制方法，其特征在于，所述步驟2具體包括：通過檢測出的三相異步電機定子線電壓信號形成速度反饋信號ω_r；ω_r與速度給定信號ω_n相比較，得到速度偏差Δω＝ω_n-ω_r；將速度偏差Δω輸入PI速度控制器，可以得到轉差率信號ω_s；ω_s與電機速度反饋信號ω_r相加，可以得到異步電機定子電壓的角頻率信號ω；將角頻率信號ω輸入U/F函數發生器，可以得到電機定子電壓的幅值信號U_s；利用角頻率信號通過累積查表法生成正余弦信號，從而得到正交的定子電壓信號和

3.根據權利要求2所述的一種基于轉子槽諧波的異步電機速度檢測和控制方法，其特征在于，所述U/F函數發生器的函數關系采用三段折線形式，確定了定子電壓幅值與頻率信號的關系，第1段折線確定了在低頻段對電壓幅值的補償，第2段確定了在中頻段電壓的幅值與頻率信號基本成正比，從而保證電機的磁通基本恒定，第3段限制了額定頻率以上的電壓幅值。

4.根據權利要求2所述的一種基于轉子槽諧波的異步電機速度檢測和控制方法，其特征在于，所述利用角頻率信號通過累積查表法生成正余弦信號的具體方法是：先在微處理器中建立一個正弦函數表，通過對角頻率信號進行累加得到而得到查表的索引值，當索引值超過正弦函數表的長度，就從索引值中減去表的長度，卷繞到表的開始位置，根據索引值可以在表中查得正余弦信號的值。

5.根據權利要求1所述的一種基于轉子槽諧波的異步電機速度檢測和控制方法，其特征在于，所述步驟1中的定子線電壓信號是通過霍爾電壓傳感器進行檢測的。

6.一種基于轉子槽諧波的異步電機速度檢測和控制系統，采用如權利要求1-5任一項所述的基于轉子槽諧波的異步電機速度檢測和控制方法，其特征在于，包括：采用STM32H750微處理器為內置的控制器，采用三相逆變器為主電路，實現對三相異步電機速度的閉環控制，通過檢測出的三相異步電機定子線電壓信號形成速度反饋信號ω_r，PI速度控制器的運算，U/F函數發生器的運算，根據角頻率信號的累計查表運算均在STM32H750微處理器中完成，通過運算得到正交電壓信號u_α和u_β。

7.根據權利要求6所述的一種基于轉子槽諧波的異步電機速度檢測和控制系統，其特征在于，STM32H750微處理器通過運算得到的正交電壓信號u_α和u_β被輸入到空間電壓矢量脈寬調制SVPWM環節，得到6路寬度可調的脈沖信號。

8.根據權利要求6或權利要求7所述的一種基于轉子槽諧波的異步電機速度檢測和控制系統，其特征在于，6路寬度可調的脈沖信號經過光電耦合器與驅動電路IR2110的輸入端連接，驅動電路IR2110的輸出端與三相逆變器中6個開關管的控制端連接，控制三相逆變器，通過三相逆變器給三相異步電機的定子供電，驅動電機運行。