与无传感器感应电动机有关的方法技术

一种无速度传感器的感应电动机在再生模式下的全阶磁通量观测器的稳定方法，其特征在于：　　　　确定感应电动机的一个电流矢量，　　　　确定感应电动机的定子电压矢量，　　　　形成一个全阶磁通量观测器，其具有一个系统矩阵（Ａ）和增益矩阵（Ｌ），并且状态变量观测器随一个适应速度环增加，并产生一个估计的转子磁链矢量和一个估计的定子电流矢量，　　　　确定定子电流矢量的估计误差，　　　　定义一个修正角，　　　　形成一个基于定子电流矢量的估计误差和估计的转子磁链矢量的叉积的速度适应定律，其中修正角用于使转子磁链矢量或定子电流矢量的估计误差旋转，从而保持观测器稳定。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】与无传感器感应电动机有关的方法
本专利技术涉及全阶磁通量观测器的使用、特别涉及无速度传感器感应电动机在再生模式下全阶通量观测器的稳定。
技术介绍
在过去的几年里，无速度传感器感应电动机驱动有了显著地发展。对感应电动机驱动来讲，速度适应全阶磁通量观测器[1]，[2]是很有前途的磁通量估计器。速度适应观测器包括一个随速度适应环增大的状态变量观测器。观测器的增益和速度适应定律决定了观测器的动态特性。传统的适应速度定律最初由李雅普诺夫稳定性定理[1]或者Popov超稳定性定理[2]导出。然而，适应定律的稳定性没有保证，因为在李雅普诺夫稳定性定理[1]中使用了一些关于不可测量状态的有争议性的假设，而且正实性条件不满足[2]。众所周知，在再生模式下，低速条件下会有一个不稳定区域[3]-[5]。再生模式低速操作对于基于电压模式的估计器也是有问题的，如[6]显示的那样。对速度适应全阶磁通量观测器来讲，在理论上，不稳定区域的大小会减少，或者甚至通过选择合适的观测器增益可以消除这个不稳定区域[3]，[5]。然而，基于所进行的仿真来看，方法[3]和[5]对电动机参数的非常小误差非常敏感。并且，从再生模式下低速操作到高速操作或者电动机运行模式操作的无缝转换是一个问题。另一个校正不稳定性的方法是修正速度适应定律。这个方法看起来几乎是不可能的。在[7]中，对于一个基于滤波反电动势的观测器的误差投影方向进行了讨论(但是没有进行研究)。在[8]和[9]中，用定子磁通量估计代替了适应定律中的转子磁通量估计，但是没有消除不稳定区域。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一个可以解决上述问题的方法。专利技术的目的通过一个方法得以实现，该方法的特征在独立的权利要求中说明。从属权利要求中公开了本专利技术优选的实施方式。本专利技术提出的方法是基于修正的速度适应定律，其中，在再生模式低速操作时，改变误差投影方向。因此，代替仅利用与估计的磁通量正交-->的电流估计误差，还利用了再生模式下的平行分量。本专利技术提出方法的优点在于：无传感器的感应电动机控制将在包括低速再生模式下的所有操作点上稳定。利用基于本专利技术提出的方法对一个感应电动机的控制是可以快速实现，且操作可靠。附图说明下面，利用最优的实施例并参照附图对本专利技术进行详细地描述。其中，图1和图2描述的是电流估计误差的轨迹；图3a描述的是利用现有技术的速度适应定律的观测器的线性化模式图；图3b描述的是利用依照本专利技术的速度适应定律的观测器的线性化模式图；图4a显示的是现有技术的速度适应定律的部分根轨迹；图4b显示的是本专利技术的速度适应定律的部分根轨迹；图5显示的是试验设置；图6显示的是一个转子磁通量定向控制器；图7a-b和图8显示的是再生模式下的试验结果；图9a显示的是仿真结果；图9b显示的是试验结果。具体实施方式在描述中，首先定义感应电动机模型和速度适应磁通量观测器。然后，利用稳态分析说明本专利技术解决的问题以及根据本专利技术的技术方案。还利用线性化系统的根轨迹研究了其稳定性。最后，在描述基于转子磁通量定向的控制系统后，给出了仿真和试验结果。感应电动机模型一个感应电动机的动态Γ型等效电路的参数是定子电阻Rs，转子电阻RR，定子暂态电感L’s以及磁化电感LM。转子的角速度用ωm，参考坐标系统的角速度用ωk表示，定子电流空间矢量用is表示，定子电压用us表示。当定子磁通ψs和转子磁通ψR被选作状态变量时，感应电动机的状态空间表达式变成：-->其中，状态向量是X＝[ψs，ψR]T，并且根据Γ型等效电路参数表示的参数是σ＝L’s/(LM+L’s)，τ’s＝L’s/Rs并且τ’r＝σLM/RR。电磁转矩如下式：Ts=32pIm{i‾Rψ‾R*}=32p1L′sIm{ψ‾sψ‾R*}---(2)]]>其中，p是极点对的数目，复共轭用标志*表示。在说明中，使用了在表I中给出的一个2.2kW的四极感应电动机的参数。应该理解这些参数仅仅用来解释本专利技术。依照本专利技术提出的方法包括：确定感应电动机的电流矢量和确定感应电动机的定子电压矢量。例如，电流矢量可以通过测量电流来得到。在一个三相系统中，通常需要测量两个电流。例如，电压矢量可以通过在馈电给电动机的设备中测量电压得到。该设备通常是一个具有直流电压中间电路的频率转换器。通过测量该电压并且将其与输出开关的状态信息结合，得到输出电压矢量。速度适应全阶磁通量观测器通常，定子电流和转子磁通量在全阶磁通量观测器中被用作状态变量。然而，最好选择定子和转子磁通量作为状态变量。因为这允许观测器与定子磁通量定向控制或直接转矩控制[8]和转子磁通量定向控制一起使用。因此，全阶磁通量观测器被定义为：-->X‾^·=A^X^‾+Bu‾s+L‾(i‾s-i‾^s)---(3a)]]>i‾^s=CX‾^---(3b)]]>其中，观测器状态变量是X‾=[ψ‾^sψ‾^R]T,]]>系统矩阵和观测器增益分别是A‾^=-1τs′-jωk1τs′1-στr′-1τr′-j(ωk-ω^m),L‾=l‾sl‾r---(3c)]]>其中，估计量分别用符号^表示。观测器增益简单的观测器增益l‾s=λ[1+jsgn(ω^m)],l‾r=λ[-1+jsgn(ω^m)]---(4a)]]>其中λ=λ′|ω^m|ωλif|ω^m|<ωλλ′if|ω^m|≥ωλ]]>给出了从速度为0到很高的速度[11]的令人满意的工作状态。参数λ’和ωλ是正常数。参数λ’可以看作一个阻抗，这对为不同大小的电动机选择λ’是很有帮助的。在说明中，观测器增益通过：λ’＝10Ω，ωλ＝1p.u来确定。速度适应定律现有技术-->常规的速度适应定律是ω^m=-γpIm{(i‾s-i‾^s)ψ‾^R*}-γi∫Im{(i‾s-i‾^s)ψ‾^R*}dt---(5)]]>其中γp和γi是适应增益。仅使用与估计的转子磁通量正交的电流估计误差来估计速度。除在再生模式的低速条件下，适应定律工作良好。在说明中，增益γp＝10(Nm·s)-1，γi＝10000(Nm·s2)-1。依照本专利技术依照本专利技术的适应速度定律如下ω^本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1、一种无速度传感器的感应电动机在再生模式下的全阶磁通量观测器的稳定方法，其特征在于：确定感应电动机的一个电流矢量，确定感应电动机的定子电压矢量，形成一个全阶磁通量观测器，其具有一个系统矩阵(A)和增益矩阵(L)，并且状态变量观测器随一个适应速度环增加，并产生一个估计的转子磁链矢量和一个估计的定子电流矢量，确定定子电流矢量的估计误...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·欣卡宁，
申请(专利权)人：ABB有限公司，
类型：发明
国别省市：