一種感應電機無速度傳感器矢量控制方法技術

本發明專利技術公開了一種感應電機無速度傳感器矢量控制方法，包括如下步驟：磁鏈控制：設定勵磁電流指令值，進行勵磁電流的閉環控制；坐標變換：將檢測到的感應電機定子的電流值轉換為電機的勵磁電流分量和轉矩電流分量；速度控制：得到同步角頻率；磁鏈估算：得到轉子磁鏈位置；轉矩電壓計算：得到轉矩電壓的指令值；坐標變換：將勵磁電壓的指令值和轉矩電壓的指令值變換到三相靜止坐標系，進行相應的脈寬調制，驅動功率逆變單元產生三相交流電壓驅動感應電機運行。從實驗結果來看，無速度傳感器感應電機控制系統具有良好的動態性能，突加減負載情況下電流響應快速，整個調速范圍內帶載能力強，對參數依賴性小，系統穩定可靠，魯棒性強。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種矢量控制方法，尤其涉及，屬于電機控制的

技術介紹
當前感應電機的變頻調速控制方法主要有恒壓頻比控制(V/F)、矢量控制(VC)以及直接轉矩控制(DTC)。V/F方法廣泛應用于風機、泵類等對于轉速及動態響應要求不高的場合。但該方法是一種基于電機穩態模型的電壓源型開環控制策略，并無電流控制環，因此無法實現電磁轉矩的高動態響應以及轉速的高穩態精度。VC方法來源于直流電機的控制原理，基于轉子磁鏈定向，實現了電磁轉矩與轉子磁通的解耦控制，極大地改善了系統的調速精度和動態響應能力。傳統的無速度傳感器矢量控制系統為了獲得轉子磁場的位置，需要進行轉子磁鏈的辨識。現在轉子磁鏈的辨識方法主要有利用轉子磁鏈的電壓或電流模型、模型參考自適應方法、全階狀態觀測器等，但這些方法存在著辨識精度不高或算法復雜等種種問題，對處理器的運算速度要求較高，工程實現難度較大。此外在構成轉速閉環時需要進行轉子轉速的估算，進一步加大的工程實現的難度。目前國內外對無速度傳感器的矢量控制的方法已進行過很多廣泛深入的研究，也取得了很多成果，發表過一些專利和論文。但是，這些方法的共同問題是控制算法中所使用的電機模型復雜、所需要的電機參數過多且依賴性大，PI調節器過多，實際應用時調試極為復雜。針對風機和泵類負載調速系統來說，性價比不高。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種適用于風機和泵類負載調速系統的感應電機無速度傳感器矢量控制方法，簡化控制算法，提高工程可實施性，解決現有技術存在的缺憾。`本專利技術采用如下技術方案實現:，其特征在于，該矢量控制方法包括如下步驟:(I)磁鏈控制:根據交流異步電機的磁通量，設定勵磁電流指令值，然后通過PI調節器ACR進行勵磁電流的閉環控制；(2)坐標變換:根據轉子磁鏈角度，利用3S/2S Clark變換和2S/2R Park變換，將檢測到的感應電機定子的電流值轉換為電機的勵磁電流分量和轉矩電流分量；(3)根據上述勵磁電流計算與設定勵磁電流指令值的偏差，將該偏差經過PI調節器ACR進行計算，得到的輸出值為勵磁電壓的指令值；(4)速度控制:根據上述轉矩電流，計算出電機的滑差角頻率，然后根據電機設定運行頻率得到電角頻率，將電角頻率與滑差角頻率相加，得到同步角頻率；(5)磁鏈估算:使上述同步角頻率對時間積分得到轉子磁鏈位置；(6)轉矩電壓計算:根據上述轉矩電流濾波值和同步角頻率，由感應電機的穩態電壓模型，得到轉矩電壓的指令值；(7)坐標變換:根據上述轉子磁鏈角度，利用2R/2S Park反變換和2S/3S Clark反變換，將勵磁電壓的指令值和轉矩電壓的指令值變換到三相靜止坐標系，得到三相靜止坐標系的電壓指令值，據此進行相應的脈寬調制，驅動功率逆變單元產生三相交流電壓驅動感應電機運行。本專利技術具備的有益技術效果是:從實驗結果來看，利用本專利技術控制方法的無速度傳感器感應電機控制系統具有良好的動態性能，突加減負載情況下電流響應快速，整個調速范圍內帶載能力強，對參數依賴性小，系統穩定可靠，魯棒性強。附圖說明圖1是矢量控制的原理框圖。圖2是利用本專利技術在向系統空載穩態運行時突加突減100%額定負載后的轉速特性。圖3是利用本專利技術在向系統空載穩態運行時突加突減100%額定負載后的電磁轉矩特性。 圖4是利用本專利技術在向系統空載穩態運行時突加突減100%額定負載后的三相電流特性。圖5是利用本專利技術在向系統空載穩態運行時突加突減100%額定負載后的勵磁特性。圖6是利用本專利技術在向系統空載穩態運行時突加突減100%額定負載后的轉矩電流特性。圖7是利用本專利技術方法在系統按風機泵類平方轉矩負載轉速特性曲線，速度指令從OHz升速到50Hz帶載運行的特性。圖8是利用本專利技術方法在系統按風機泵類平方轉矩負載電磁轉矩特性曲線，速度指令從OHz升速到50Hz帶載運行的特性。圖9是利用本專利技術方法在系統按風機泵類平方轉矩負載三相電流特性曲線，速度指令從OHz升速到50Hz帶載運行的特性。圖10是利用本專利技術方法在系統按風機泵類平方轉矩負載勵磁特性曲線，速度指令從OHz升速到50Hz帶載運行的特性。圖11是利用本專利技術方法在系統按風機泵類平方轉矩負載轉矩電流波形特性曲線，速度指令從OHz升速到50Hz帶載運行的特性。圖12是利用本專利技術方法在考慮預設電機參數不準確時(偏差20%)的轉速運行特性。圖13是利用本專利技術方法在考慮預設電機參數不準確時(偏差20%)的電磁轉矩運行特性。圖14是利用本專利技術方法在考慮預設電機參數不準確時(偏差20%)的三相電流運行特性。圖15是利用本專利技術方法在考慮預設電機參數不準確時(偏差20%)的勵磁運行特性。圖16是利用本專利技術方法在考慮預設電機參數不準確時(偏差20%)的轉矩電流運行特性。具體實施例方式通過下面對實施例的描述，將更加有助于公眾理解本專利技術，但不能也不應當將申請人所給出的具體的實施例視為對本專利技術技術方案的限制，任何對部件或技術特征的定義進行改變和/或對整體結構作形式的而非實質的變換都應視為本專利技術的技術方案所限定的保護范圍。本實施例中，感應電機無速度傳感器矢量控制方法包括如下步驟:(I)磁鏈控制:根據交流異步電機的磁通量，設定勵磁電流指令值，然后通過PI調節器ACR進行勵磁電流的閉環控制；(2)坐標變換:根據轉子磁鏈角度，利用3S/2S Clark變換和2S/2R Park變換，將檢測到的感應電機定子的電流值轉換為電機的勵磁電流分量和轉矩電流分量；(3)根據上述勵磁電流計算與設定勵磁電流指令值的偏差，將該偏差經過PI調節器ACR進行計算，得到的輸出值為勵磁電壓的指令值；(4)速度控制:根據上述轉矩電流，計算出電機的滑差角頻率，然后根據電機設定運行頻率得到電角頻率，將電角頻率與滑差角頻率相加，得到同步角頻率；(5)磁鏈估算:使上述同步角頻率對時間積分得到轉子磁鏈位置；(6)轉矩電壓計算:根據上述轉矩電流濾波值和同步角頻率，由感應電機的穩態電壓模型，得到轉矩電壓的指令值；(7)坐標變換:根據上述轉子磁鏈角度，利用2R/2S Park反變換和2S/3S Clark反變換，將勵磁電壓的指令值和轉矩電壓的指令值變換到三相靜止坐標系，得到三相靜止坐標系的電壓指令值，據此進行相應的脈寬調制，驅動功率逆變單元產生三相交流電壓驅動感應電機運行。結合圖1進一步詳述本專利技術的矢量控制方法:磁鏈控制:根據交流異步電機的磁通量，設定勵磁電流指令值4。然后通過PI調節器ACR進行勵磁電流的閉環控制，從而實現整個調速過程中的勵磁恒定；坐標變換:根據轉子磁鏈角度0y3S/2S Clark變換和2S/2R Park變換，將檢測到的感應電機定子的電流值Isab。轉換為電機的勵磁電流分量isM和轉矩電流分量isT ;根據上述勵磁電流isM，計算與設定勵磁電流指令值O的偏差，將該偏差經過PI調節器ACR進行計算，得到的輸出值為勵磁電壓的指令值;，速度控制:根據上述轉矩電流isT，經過低通濾波器LPF得到‘，從而計算出電機的滑差角頻率《s，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種感應電機無速度傳感器矢量控制方法，其特征在于，該矢量控制方法包括如下步驟：（1）磁鏈控制：根據交流異步電機的磁通量，設定勵磁電流指令值，然后通過PI調節器ACR進行勵磁電流的閉環控制；（2）坐標變換：根據轉子磁鏈角度，利用3S/2S?Clark變換和2S/2R?Park變換，將檢測到的感應電機定子的電流值轉換為電機的勵磁電流分量和轉矩電流分量；（3）根據上述勵磁電流計算與設定勵磁電流指令值的偏差，將該偏差經過PI調節器ACR進行計算，得到的輸出值為勵磁電壓的指令值；（4）速度控制：根據上述轉矩電流，計算出電機的滑差角頻率，然后根據電機設定運行頻率得到電角頻率，將電角頻率與滑差角頻率相加，得到同步角頻率；（5）磁鏈估算：使上述同步角頻率對時間積分得到轉子磁鏈位置；（6）轉矩電壓計算：根據上述轉矩電流濾波值和同步角頻率，由感應電機的穩態電壓模型，得到轉矩電壓的指令值；（7）坐標變換：根據上述轉子磁鏈角度，利用2R/2S?Park反變換和2S/3S?Clark反變換，將勵磁電壓的指令值和轉矩電壓的指令值變換到三相靜止坐標系，得到三相靜止坐標系的電壓指令值，據此進行相應的脈寬調制，驅動功率逆變單元產生三相交流電壓驅動感應電機運行。...

【技術特征摘要】
1.一種感應電機無速度傳感器矢量控制方法，其特征在于，該矢量控制方法包括如下步驟: (1)磁鏈控制:根據交流異步電機的磁通量，設定勵磁電流指令值，然后通過PI調節器ACR進行勵磁電流的閉環控制； (2)坐標變換:根據轉子磁鏈角度，利用3S/2SClark變換和2S/2R Park變換，將檢測到的感應電機定子的電流值轉換為電機的勵磁電流分量和轉矩電流分量； (3)根據上述勵磁電流計算與設定勵磁電流指令值的偏差，將該偏差經過PI調節器ACR進行計算，得到的輸出值為勵磁電壓的指令值； (4)速度控制:根據上述轉矩電流，計算出電機...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張川，賴成毅，梁之龍，張黎，唐斌，萬承寬，張峻，
申請(專利權)人：東方日立成都電控設備有限公司，
類型：發明
國別省市：