[發明專利]異步電機無速度傳感器矢量控制方法及系統

在審

• 申請號: 202310085500.9
• 申請日: 2023-02-06
• 公開（公告）號: CN115967318A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 吳新兵;談方成;曹希;丁琦
• 申請（專利權）人: 蘇州海格電控股份有限公司
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P21/22;H02P21/14;H02P21/26;H02P25/02;H02P27/12;H02P27/08
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 郭東陽

本發明公開了一種異步電機無速度傳感器矢量控制方法及系統，屬于電機控制技術領域，所述方法為：根據同步旋轉坐標系下，定子d軸和q軸的電機實際輸出電流分量得到轉子磁鏈電流模型；根據電流模型得到轉差估算角速度根據同步旋轉坐標系下，定子d軸和q軸的目標電壓分量和電機實際輸出電流分量，得到轉子磁鏈電壓模型；在轉子磁場估算角度與轉子磁場實際角度θsubgt;e/subgt;一致時，通過PI控制器使磁鏈估算分量Ψ′subgt;rq/subgt;收斂于磁鏈估算分量得到轉子估算轉速根據轉子估算轉速和轉差估算角速度得到旋轉磁場估算轉速對旋轉磁場估算轉速積分得到轉子磁場估算角度本申請的控制方法以及基于該方法的控制系統，提高了電機轉速估算的精度。

技術領域

本發明涉及電機控制技術領域，尤其是涉及異步電機無速度傳感器矢量控制方法及系統。

背景技術

在運動控制系統中，無速度傳感器控制技術是通過檢測定子電壓、電流等容易檢測到的物理量對電機轉速進行估計，從而降低調速系統成本，提高電機工作的可靠性。其中，模型參考自適應系統(model?reference?adaptive?system，MRAS)具有自適應反應快、魯棒性強、可行性高等特點，因此被廣泛應用在電機的轉速估計方案中。

但是，傳統的基于MRAS的異步電機無速度傳感器控制方案中，大部分是采用在轉子磁鏈定向的兩相靜止坐標系下，以轉子磁鏈電壓模型作為參考模型，以轉子磁鏈電流模型作為可調模型，實現對異步電機轉速的估算。但是，由于靜止坐標系下的轉子磁鏈電流模型和轉子磁鏈電壓模型的狀態變量為交流量，離散化后轉子轉速波動較大，收斂精度較低，導致對異步電機轉速的估算精度較低。

為了解決靜止坐標系下異步電機轉速估算精度較低的問題，一些研究人員提出了一種半同步半靜止坐標系的控制方案，即以同步旋轉坐標系下的轉子電流模型和靜止坐標系下的定子電壓模型作為可調模型，以感應電機本身為參考模型，通過定子磁鏈定向方法估算出異步電機轉速，然而這種方案的控制策略仍停留于靜止坐標系下的算法，定子電壓模型的狀態變量仍為交流量，依然存在轉子轉速波動較大的問題。

因此，現有的異步電機無速度傳感器控制方法，均存在對異步電機轉速估算精度較低的問題，無法滿足對估算精度要求較高的場合。

發明內容

為了提高異步電機轉速估算的精度，本申請提供一種異步電機無速度傳感器矢量控制方法及系統。

第一方面，本申請提供一種異步電機無速度傳感器矢量控制方法，采用如下的技術方案：異步電機無速度傳感器矢量控制方法，包括：

根據同步旋轉坐標系下，定子d軸的電機實際輸出電流分量i_sd、定子q軸的電機實際輸出電流分量i_sq，得到轉子磁鏈電流模型、所述電流模型下轉子q軸的磁鏈估算分量根據所述電流模型得到轉差估算角速度根據同步旋轉坐標系下，定子d軸的目標電壓分量u_sd、定子q軸的目標電壓分量u_sq、定子d軸的電機實際輸出電流分量i_sd、定子q軸的電機實際輸出電流分量i_sq，得到轉子磁鏈電壓模型、所述電壓模型下轉子q軸的磁鏈估算分量Ψ′_rq；

根據同步旋轉坐標系下轉子d軸和q軸的磁鏈分量與轉子位置的關系方程，使轉子磁場估算角度與轉子磁場實際角度θ_e一致時，通過PI控制器使電壓模型下轉子q軸的磁鏈估算分量Ψ′_rq收斂于電流模型下轉子q軸的磁鏈估算分量得到轉子估算轉速根據所述轉子估算轉速和所述轉差估算角速度得到旋轉磁場估算轉速對所述旋轉磁場估算轉速積分得到轉子磁場估算角度

通過采用上述技術方案，在同步坐標系下以轉子磁鏈電流模型作為參考模型，以轉子磁鏈電壓模型作為可調模型，運用同步坐標系下的轉子磁鏈定向的原理及公式推導出轉差角速度、轉子轉速、轉子磁場角度的估算值，提高了電機轉速的估算精度。

在一個具體的可實施方案中，所述電流模型為：