一种异步电机电压电流混合磁链观测器定向误差补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种异步电机电压电流混合磁链观测器定向误差补偿方法，属异步电机控制领域，包括以下步骤：对电机的饱和特性离线标定得到电机在不同磁链下对应的互感值；通过电压电流计算得到转子磁链，然后实时查表该状态下电机的互感值；根据电机互感值和当前磁链观测器滤波系数计算磁链定向偏差角度；最后不断修正磁链观测器滤波系数将磁链定向偏差角度偏差控制在设定范围以内。本申请解决了传统异步电机电压电流混合磁链观测器在互感参数不准时产生的转子磁场定向不准，进而导致矢量控制性能下降的问题，有效地提高了系统的稳定性和动态响应速度，其算法简单，适用性强。适用性强。适用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种异步电机电压电流混合磁链观测器定向误差补偿方法


[0001]本专利技术涉及异步电机控制领域，具体涉及一种对于电机参数变化后具有自适应能力的异步电机电压电流混合磁链观测器定向误差补偿方法。

技术介绍

[0002]异步电机具有结构简单、价格低廉、易维护可靠性高等优点在交流传动领域运用广泛。矢量控制算法是目前高性能控制算法中的主要方法，因为传统速度编码器不仅增加了成本，维护困难且容易受环境因素影响其精度和可靠性，所以无速度矢量控制技术是目前普遍采用的矢量控制算法。异步电机无速度矢量控制算法的关键在于对转子磁链的精确辨识。转子磁链辨识主要方法有电压模型磁链辨识和电流模型磁链辨识法，方法简单，两种算法对于磁链观测器要求比较高，要求磁链观测滤波器需要保证较宽调速范围的观测精度的同时具有较好的直流偏移抑制，所以磁链观测滤波器的系数确定非常重要。该方法对于电机参数的依赖性大，目前工程上电机参数多采用离线辨识的方法得到，但是随着电机工况的变化，电机温度变化引起肌肤效应和电机磁饱和度变化，会导致定子电阻、转子电阻和电机电感等参数均发生变化，极大的影响了磁链观测器的性能。此外近年来专家学者也提出了诸如模糊控制、神经元网络、专家系统等智能控制算法，但是这些算法都复杂且对硬件运算能力较高的要求，不利于工程应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于针对上述基于异步电机电压模型和电流模型法中磁链观测器算法中的不足，提供一种异步电机电压电流混合磁链观测器定向误差补偿方法，解决电机工况变化等原因导致电机参数改变影响矢量控制性能的问题，提高了电机无速度矢量控制算法的可靠性、稳定性和动态响应速度。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：提供一种异步电机电压电流混合磁链观测器定向误差补偿方法，其包括以下步骤： S1，使用恒压频比控制将电机空载运行在一固定频率，线性调节输出相电压幅值并实时采样定子电流幅值，得到输出相电压幅值和定子电流幅值特性曲线。
[0005]S2，根据所述输出相电压幅值和定子电流幅值特性曲线，结合异步电机稳态电压方程计算出不同状态下电机磁链和电机互感，并得到电机磁链和电机互感关系曲线并存入控制器中。
[0006]S3，在矢量控制运行过程中，根据输出电压矢量和采样电流矢量计算得到转
子磁链观测值，结合所述电机磁链和电机互感关系曲线得到电机互感观测值。
[0007]S4，根据所述电机互感观测值和磁链观测器滤波系数K计算得到磁链定向偏差角。
[0008]S5，按照固定步长m修改所述磁链观测器滤波系数K直到所述磁链定向偏差角小于可接受的最大定向误差，其中m取值范围在0.01~0.1。
[0009]进一步地，所述S2中根据所述输出相电压幅值和定子电流幅值特性曲线计算得到所述电机磁链和电机互感关系曲线的方法为：其中为所述电机互感，为所述输出相电压幅值，为相电阻，为所述定子电流幅值，为定子运行角频率，为电机漏感，为所述电机磁链。
[0010]进一步地，所述S3中所述转子磁链观测值计算方法为：其中，为所述转子磁链观测值，为所述输出电压矢量，为所述采样电流矢量，d为微分符号，t为采样时间，为电机漏感，为相电阻。
[0011]进一步地，所述S4中所述磁链观测器滤波系数K的初始值为1，根据所述转子磁链观测值和所述电机互感观测值计算所述磁链定向偏差角的方法为：其中，为定子d轴的电流分量。
[0012]进一步地，所述S5中按照所述固定步长m修改所述磁链观测器滤波系数K的方法为：
其中，为所述磁链定向偏差角，为所述可接受的最大定向误差。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：算法简单，通过在线调整磁链观测器滤波系数来提高磁链观测器精度，解决了因为电机工况变化等原因导致电机参数改变影响矢量控制性能的问题，提高了异步电机无速度矢量控制算法的可靠性、稳定性和动态响应速度。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本专利技术一种异步电机电压电流混合磁链观测器定向误差补偿方法的算法框图；图2为本专利技术一种异步电机电压电流混合磁链观测器定向误差补偿方法的流程图；图3为电机磁链和电机互感关系曲线。
具体实施方式
[0016]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0017]具体的实施步骤如下：如图1所示为本专利技术算法框图，包括了电流电压采样部分、坐标变换、磁链观测、磁链定向偏差角计算和磁链观测器滤波系数K修正等模块。
[0018]一种异步电机电压电流混合磁链观测器定向误差补偿方法的实施流程如图2所示，具体包括以下步骤：S1：控制变频器采用恒压频比控制，空载运行固定频率，电机电流均为励磁分量。线性调节输出相电压幅值并实时采样定子电流幅值，分别记录定子电流幅值等于0.6~1.3倍电机额定电流下的输出相电压幅值，得到输出相电压幅值和定子电流幅值特性曲线，结合异步电机稳态电压方程计算出不同状态下电机磁链和电机互感。为电机漏感，为相电阻均通过电机铭牌得到，根据输出相电压幅值和定子
电流幅值特性曲线计算得到电机磁链和电机互感关系曲线的方法为：。
[0019]S2：无速度矢量控制采用基于转子磁场定向控制，采样三相电流通过静止坐标变换得到旋转坐标系下的电流和，其中旋转坐标系下的电压、直接采用SVPWM得到的调制电压，相电阻、电机漏感均通过铭牌得来，转子磁链观测值计算方法为：其中，d为微分符号，t为采样时间。
[0020]根据计算的转子磁链观测值和电机磁链和电机互感关系曲线，得到电机互感观测值。
[0021]S3：根据所述电机互感观测值和磁链观测器滤波系数K计算得到磁链定向偏差角，磁链观测器滤波系数K的初始值为1，磁链定向偏差角计算方法为：其中，为定子d轴的电流分量。
[0022]S4，判断磁链定向偏差角绝对值是否小于，如是，结束当前周期内磁链观测器滤波系数K修改，否则，进入步骤S5。
[0023]S5，按照固定步长m修改磁链观测器滤波系数K，进入步骤S4。固定步长修改所述磁链观测器滤波系数K的方法为：其中，定义固定步长，，带入上式中，所述磁链观测器滤波系数K的修改方法简化为：。
[0024]图3为75KW异步电机按照所述步骤S1得到的电机磁链和电机互感关系曲线，横坐标为电机磁链，纵坐标为电机互感。
[0025]虽然结合附图对专利技术的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异步电机电压电流混合磁链观测器定向误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，使用恒压频比控制将电机空载运行在一固定频率，线性调节输出相电压幅值并实时采样定子电流幅值，得到输出相电压幅值和定子电流幅值特性曲线；S2，根据所述输出相电压幅值和定子电流幅值特性曲线，结合异步电机稳态电压方程计算出不同状态下电机磁链和电机互感，并得到电机磁链和电机互感关系曲线并存入控制器中；S3，在矢量控制运行过程中，根据输出电压矢量和采样电流矢量计算得到转子磁链观测值，结合所述电机磁链和电机互感关系曲线得到电机互感观测值；S4，根据所述电机互感观测值和磁链观测器滤波系数K计算得到磁链定向偏差角；S5，按照固定步长m修改所述磁链观测器滤波系数K直到所述磁链定向偏差角小于可接受的最大定向误差，其中m取值范围在0.01~0.1。2.根据权利要求1所述的一种异步电机电压电流混合磁链观测器定向误差补偿方法，其特征在于，所述S2中根据所述输出相电压幅值和定子电流幅值特性曲线计算得到所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张树林，康劲松，陈忠强，宋玉明，
申请(专利权)人：希望森兰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：