【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种无速度传感器异步电机控制低速性能优化方法，属于电机控制。
技术介绍
1、无速度传感器异步驱动系统低速发电不稳定问题在理论上已有很多解决方法，但是在电机参数不匹配工况下的相关研究较少。事实上低速发电不稳定问题能否解决与电机参数是否匹配存在必然联系，在设计全局稳定观测器的过程中难以避免使用到一些边界条件，例如通过劳斯判据或李雅普诺夫稳定性理论等得到满足观测转速稳定的充要条件，以及后续反馈增益的选取均涉及到了大量的电机参数，因此当电机参数发生变化时可能会破坏这些边界限制条件，使观测器重新变得不稳定。
2、除此之外，基于电机模型构造的观测器模型在电机参数不匹配的情况下必定存在偏差，进而对磁链观测的准确性造成影响，而磁链观测误差在电机转速较低时尤为明显，这进一步恶化了系统在极低速工况下的性能。虽然也有方法在提升观测器鲁棒性方面做出了努力，但却并未实现与系统在低速发电工况下不稳定问题的综合处理。
3、因此，如何解决无速度传感器异步驱动系统在低速发电工况运行不稳定问题的同时建立一个对电机参数具有强鲁棒性的观测器是需要进一步研究的问题。
技术实现思路
1、为了克服上述问题，本专利技术人进行了深入研究，提出了一种无速度传感器异步电机控制低速性能优化方法，包括以下步骤：
2、s1、通过异步电机定子电压、电流和转子磁链建立电机模型，基于电机模型构建由观测量构成的全阶观测器模型；
3、s2、根据电机参数获取全阶观测器模型的不稳定临界频率，通
4、s3、建立定子电阻失配条件下的临界频率表达式，获得可削弱由定子电阻变化造成的临界频率偏移现象的第二反馈增益约束；
5、s4、建立定子电阻失配条件下的观测磁链与真实磁链比值函数，获得使磁链观测误差最小的反馈增益约束；
6、s5、结合第一反馈增益约束和第二反馈增益约束确定全阶观测器模型中的反馈增益系数，获得最终的全阶观测器，采用该全阶观测器进行电机控制。
7、在一个优选的实施方式中，s1中，所述电机模型表示为：
8、
9、其中，is表示定子电流，ψr表示转子磁链，us表示定子电压；p为求导符，a11、a12、a21、a22、b为系数参数；
10、所述定子电流、转子磁链、定子电压分别表示为：
11、is＝isd+jisq
12、ψr＝ψrd+jψrq
13、us＝usd+jusq
14、其中，isd为定子电流的d轴分量，isq为定子电流q轴分量；ψrd转子磁链的d轴分量，ψrq为转子磁链的q轴分量；usd为定子电压的d轴分量，usq为定子电压的q轴分量，j为虚数单位。
15、在一个优选的实施方式中，系数参数设置为：
16、a11＝a1-jωe，a12＝a2(1/tr-jωr)，
17、a21＝lm/tr，a22＝-1/tr-j(ωe-ωr)，
18、a1＝-(rs/(σls)+a2lm/tr)，a2＝lm/(σlslr)，b＝1/(σls)，
19、tr＝lr/rr
20、其中，a1、a2为中间量，σ为漏磁系数，tr为转子时间常数；ωe为同步角速度，ωr为转子电角速度；rs是定子电阻，rr是转子电阻；ls是定子电感，lr是转子电感，lm是互感。
21、在一个优选的实施方式中，所述全阶观测器模型表示为：
22、
23、k1＝g1+jg2，k2＝g3+jg4
24、其中，表示定子电流的观测量，表示转子磁链的观测量，表示系数参数a12的观测量，表示系数参数a22的观测量，k1、k2为中间变量，g1、g2、g3、g4为反馈增益系数。
25、在一个优选的实施方式中，s2中，所述不稳定临界频率表示为：
26、ωc＝-(yωr+z/tr)/x
27、x＝-a1+g1+1/tr，y＝a1-g1-a2g3+a2lm/tr，z＝g2+a2g4
28、其中，ωc为不稳定临界频率，x、y、z均为中间变量。
29、在一个优选的实施方式中，s3中，所述定子电阻失配条件下的临界频率表达式为：
30、ωc＝δrs/(σls)/xωr
31、其中，为定子电阻误差，表示观测器中使用的定子电阻参数。
32、在一个优选的实施方式中，所述可削弱由定子电阻变化造成的临界频率偏移现象的第一反馈增益约束表示为：
33、g1＞＞rs/(σls)。
34、在一个优选的实施方式中，所述使磁链观测误差最小的第二反馈增益约束表示为：
35、g1＞＞rs/(σls)
36、g3＝g4＝0。
37、在一个优选的实施方式中，s5中，结合第一反馈增益约束和第二反馈增益约束，以及s2中获得的不稳定临界频率，可以获得g2＝tr(rs/(σls)+g1)ωr，由此得到全阶观测器模型中的反馈增益系数，表示为：
38、
39、其中，k为可设置参数。
40、在一个优选的实施方式中，可设置参数k设置为
41、其中，k1为可设置常数。
42、本专利技术所具有的有益效果包括：
43、(1)不仅解决了低速发电工况下的系统稳定性问题，且有效提高了观测器的参数鲁棒性，减少了磁链观测误差；
44、(2)改善了参数不匹配导致的临界频率偏移问题，尤其是对定子电阻的变化具有较强的抵抗能力，在定子电阻失配条件下仍能将不稳定运行范围收缩为零。
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1.一种无速度传感器异步电机控制低速性能优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的无速度传感器异步电机控制低速性能优化方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的无速度传感器异步电机控制低速性能优化方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的无速度传感器异步电机控制低速性能优化方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的无速度传感器异步电机控制低速性能优化方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的无速度传感器异步电机控制低速性能优化方法，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的无速度传感器异步电机控制低速性能优化方法，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的无速度传感器异步电机控制低速性能优化方法，其特征在于，S4中，
9.根据权利要求1所述的无速度传感器异步电机控制低速性能优化方法，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的无速度传感器异步电机控制低速性能优化方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种无速度传感器异步电机控制低速性能优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的无速度传感器异步电机控制低速性能优化方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的无速度传感器异步电机控制低速性能优化方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的无速度传感器异步电机控制低速性能优化方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的无速度传感器异步电机控制低速性能优化方法，其特征在于，
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【专利技术属性】
技术研发人员：苑国锋，王云龙，张虎，张晓光，杨海涛，郑春雨，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：
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