一种基于矢量控制的感应电机控制方法技术

本发明专利技术提供了一种基于矢量控制的感应电机控制方法，依据额定磁场电流确定理想磁场电流最小值

【技术实现步骤摘要】
一种基于矢量控制的感应电机控制方法
本专利技术属于交流感应电机控制
，具体涉及一种基于矢量控制的感应电机控制方法。
技术介绍
交流电机变频调速方法主要包括开环V/f调速和闭环调速，闭环调速又被称为矢量控制方法，具体包含间接转子磁场定向、直接转子磁场定向、直接定子磁场定向等。其中间接转子磁场定向由于需要的硬件少，控制性能高而得到广泛的应用。感应电机间接转子磁场定向矢量控制的原理为：将旋转坐标系建立在转子磁场方向上，并通过该坐标，将定子电流分解为转矩电流(q轴电流)和励磁电流(d轴电流)分量，从而分别实现输出转矩和转子磁场的大小控制。感应电机损耗主要来自两方面，一方面是定转子的铜耗，当转速较低时，并电流较大时，铜耗为感应电机主要损耗，另一方面损耗为建立磁场的损耗，该部分损耗随着转速的增加而增大，除低速情况外，该损耗为感应电机的主要损耗，因此，但电机速度上升后，依据感应电机矢量控制的原理，若能控制转子磁场的大小，即控制磁场电流的大小，就可以控制感应电机的损耗，达到节能的目的，本专利技术正是基于此原理。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于矢量控制的感应电机控制方法，已达到提高电机运行效率，较少损耗的目的。(1)依据额定磁场电流确定理想磁场电流最小值所述电流调整系数k值的获取方式为：感应电机在基速nn以下稳定运行时，逐步增大k值，若出现空载运行不稳定，则停止增大k值，减小k值直至系统重新稳定，此时k值即为所求；(2)依据感应电机实际转速nr确定实际磁场电流最小值转速调节参数n1≤nn；(3)若实际磁场电流最小值则更新若实际磁场电流最小值则更新(4)将转矩电流给定值和允许最大转矩电流作为调节器输入，调节器输出磁场电流调节值(5)对实际磁场电流最小值和磁场电流调节值求和计算得到磁场电流给定值(6)若磁场电流给定值则更新磁场电流给定值若磁场电流给定值则更新磁场电流给定值本专利技术的具体技术效果体现如下：本专利技术提供了一种基于矢量控制的感应电机控制方法,本专利技术一方面根据电机运行速度，对矢量控制中的磁场电流进行调节，以达到减小转子磁场强度，降低电机电压，进而提高效率，实现节能。另一方面，当需要对速度进行调节时，根据工况不同，采用不同的磁场电流和转矩电流调节方法，当需要增大转矩时，首先保持磁场电流处于较低水平，调节转矩电流大小，当转矩电流达到上/下限时，再调整磁场电流大小；当需要减少转矩时，首先保持转矩电流不变，减小磁场电流大小，降低磁场强度，当磁场电流达到下限时，再调整转矩电流大小，通过这种依据工况不同，进行不同调节的方法，实现在满足转矩输出的前提下，使转子磁场大小始终处于较低水平，从而达到节能目的。该专利技术提高了感应电机矢量控制下的效率，达到节能目的，尤其是速度较高、处于轻载时节能效果较为明显。附图说明图1是本专利技术原理示意图；图2是应用本专利技术的电机控制系统框图；图3是应用本专利技术的试验效果示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。电机速度上升后，依据感应电机矢量控制的原理，若能控制转子磁场的大小，即控制磁场电流的大小，就可以控制感应电机的损耗，达到节能的目的，本专利技术正是基于此原理。因此，本专利技术矢量感应电机控制方法实质上就是从节能出发计算合理的磁场电流给定值，如图所示，具体实现过程如下：(1)依据感应电机参数和实际转速确定理想最小磁场电流。感应电机基速nn以下运行时，磁场电流给定通常不需要改变大小，保持恒定，大小为额定磁场电流但为了提高感应电机运行效率，实现节能，则要减小磁场电流，但磁场电流太小，则会影响电机运行的稳定性，同时增加电流调节器的设计难度，因此，可以通过实验方法获知允许的理想最小磁场电流通常：感应电机在基速nn以下稳定运行时，逐步增大电流调整系数k值，若出现空载运行不稳定，则停止增大k值，将k值减小，使系统重新稳定，此时磁场电流即可作为若磁场电流低于该值，极易引起磁场不稳定导致电机转速振荡。(2)依据感应电机实际转速nr确定实际磁场电流最小值在电机转速较低时，若磁场电流始终取最小值虽然在轻/中载时会显著提高效率，但会增加矢量控制的难度和降低感应电机运行性能，尤其是带载能力，因此，本专利技术中实际磁场电流最小值将依据式(2)计算：其中，nr为感应电机实际转速，n1为可设置转速调节参数，大小一般根据电机实际运行工况和节能需求进行设定，如低速负载较轻而节能要求较高时则将n1调小，但必须满足n1≤nn。(3)当为避免磁饱和，更新当为避免磁场不稳定，更新其它情况保持不变。(4)通过调节器得到磁场电流调节值调节器输入为转矩电流给定值和允许最大转矩电流调节器可以为PI调节器，也可以是其它类型调节器，调节器输出为(5)计算磁场电流给定值(6)当磁场电流小于磁场电流最小值时，即令当磁场电流大于额定磁场电流时，即为避免磁饱和，令采用计算得到的磁场电流给定值控制电机，实现在满足转矩输出的前提下，使转子磁场大小始终处于较低水平，从而达到节能目的。应用本专利技术的系统实现框图如图2所示。它包括转速PI调节器1、转矩电流PI调节器2、励磁电流调节器3、输出电压Park反变换(2/3变换)模块4，空间矢量SVPWM模块5，逆变器6、电流采样和处理模块7、定子电流Clark变换(3/2变换)模块8、电流Park变换模块9、磁场定向模块10、感应电机11以及本专利技术所提出的电流计算模块12。本专利技术电流计算模块12的输入为转矩电流给定值即速度调节器1的输出，还需要电机的实际转速，矢量控制系统具有速度传感器以获得电机的实际转速。模块12的输出即是磁场电流给定值是磁场电流调节器3和磁场定向模块10的输入。应用本专利技术的实验效果如图3所示，实验表明，应用本专利技术可提高效率至少8％以上。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应电机节能控制方法，其特征在于，该方法具体为：(1)依据额定磁场电流确定理想磁场电流最小值k≥1，所述电流调整系数k值的获取方式为：感应电机在基速nn以下稳定运行时，逐步增大k值，若出现空载运行不稳定，则停止增大k值，减小k值直至系统重新稳定，此时k值即为所求；(2)依据感应电机实际转速nr确定实际磁场电流最小值转速调节参数n1≤nn；(3)若实际磁场电流最小值则更新若实际磁场电流最小值ids_min1*<ids_min*,]]>则更新ids_min1*<ids_min*;]]>(4)将转矩电流给定值和允许最大转矩电流作为调节器输入，调节器输出磁场电流调节值(5)对实际磁场电流最小值和磁场电流调节值求和计算得到磁场电流给定值ids*=ids_min1*+Δids*;]]>(6)若磁场电流给定值则更新磁场电流给定值若磁场电流给定值则更新磁场电流给定值

【技术特征摘要】
1.一种感应电机控制方法，其特征在于，该方法具体为：(1)依据额定磁场电流确定理想磁场电流最小值所述电流调整系数k值的获取方式为：感应电机在基速nn以下稳定运行时，逐步增大k值，若出现空载运行不稳定，则停止增大k值，减小k值直至系统重新稳定，此时k值即为所求；(2)依据感应电机实际转速nr确定实际磁场电流最小...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹泉，刘洋，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42