[發明專利]基于參數在線觀測的異步電機最優效率控制方法

有效

• 申請號: 202110224710.2
• 申請日: 2021-03-01
• 公開（公告）號: CN112838799B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 王輝;曾亮柏;沈明保;蔡瑞林;劉熙
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/16
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發明公開了一種基于參數在線觀測的異步電機最優效率控制方法，包括采用電機當前的電流、電壓、轉速采樣結果和電阻參數偏差值，通過預設的狀態觀測器觀測電機的各個狀態變量；利用觀測的定子電流和實測的定子電流計算定子電流矢量角誤差；利用定子電流矢量角誤差觀測轉子電阻；按照預設的定子電阻自適應率和鐵損電阻自適應率觀測電機的定子電阻和鐵損電阻；并將觀測得到的轉子電阻、定子電阻和鐵損電阻的新值應用于最優效率控制系統中，重新計算轉子磁鏈給定值。本發明的優點是在不影響電機轉速和帶載能力的前提下，觀測電機的實際轉子電阻、定子電阻和鐵損電阻，修正最優轉子磁鏈給定值，提高采用效率優化控制策略的交流調速系統的優化效果。

技術領域

本發明涉及異步電機的最優效率控制技術，具體涉及一種基于參數在線觀測的異步電機最優效率控制方法。

背景技術

目前異步電機最優效率控制一般采用基于損耗模型效率優化算法，該算法為基于電機的損耗模型和電機有功損耗最小原則得到電機的最優轉子磁鏈幅值與電機給定轉矩、電機轉速、定子電阻、轉子電阻、互感、鐵損電阻的函數。但是，傳統的基于損耗模型效率優化算法存在局限性：首先，傳統的基于損耗模型的效率優化算法是基于電機的損耗模型和電機有功損耗最小原則得到電機的最優轉子磁鏈幅值與電機給定轉矩、電機轉速、定子電阻、轉子電阻、互感、鐵損電阻的函數。當電機運行時，電機的定子電阻、轉子電阻極易受溫度因素的影響導致電機的控制參數與電機的實際參數發生變化，導致效率優化算法給定的最優磁鏈與按電機實際參數計算的最優磁鏈產生偏差，影響效率算法的優化效果。其次，傳統的效率優化算法是基于矢量控制，當電機轉子電阻R_r發生變化時，導致轉子磁場定向角度產生偏差，表現為間接矢量控制中采用的轉子磁場定向角度與電機實際的轉子磁場定向角度不一致，給定的轉子磁鏈幅值Ψ_r*和電機的實際轉子磁鏈幅值Ψ_r不一致，受轉速閉環約束，轉速外環輸出的轉矩給定值T_e*與扭矩傳感器的輸出轉矩T_e不一致，進一步加劇了電機給定最優磁鏈幅值與按電機實際參數計算的最優磁鏈幅值的偏差，惡化效率算法的優化效果。

發明內容

本發明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種基于參數在線觀測的異步電機最優效率控制方法，本發明利用觀測器觀測的定子電流角度偏差觀測轉子電阻，利用構建的鐵損電阻和定子電阻的自適應率觀測定子電阻和鐵損電阻，實時修正電機控制參數，更新最優轉子磁鏈的給定值，提高采用效率優化控制策略的交流調速系統的優化效果。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種基于參數在線觀測的異步電機最優效率控制方法，包括：

S1)針對電機當前的電流、電壓、轉速采樣結果，轉子電阻偏差值定子電阻偏差值和鐵損電阻偏差值通過預設的狀態觀測器觀測電機的各個狀態變量，觀測得到的狀態變量包括定子電流觀測值和

S2)利用電流采樣結果中的實測定子電流i_sα,i_sβ、狀態觀測器觀測得到的定子電流觀測值計算定子電流矢量角誤差θ_err；

S3)利用定子電流矢量角誤差θ_err來觀測轉子電阻R_r；按照預設的定子電阻自適應率觀測電機的定子電阻R_s，按照預設的鐵損電阻自適應率觀測電機的鐵損電阻R_Fe；

S4)判斷定子電流矢量角誤差θ_err是否小于預設閾值，若小于預設閾值，則跳轉執行下一步；否則，將觀測得到的轉子電阻R_r、定子電阻R_s和鐵損電阻R_Fe的新值應用于狀態觀測器，跳轉執行步驟S1)；