專利名稱：異步電機轉(zhuǎn)差頻率矢量控制方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及ー種三相異步電機的控制算法，具體講是ー種異步電機轉(zhuǎn)差頻率矢量控制方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的異步電機轉(zhuǎn)差頻率矢量控制方法，采用固定的電機轉(zhuǎn)子參數(shù)來計算時間常數(shù)，該方法需要準確把握電機轉(zhuǎn)子參數(shù)，然而電機轉(zhuǎn)子參數(shù)隨電動機エ況(溫升和勵磁條件等)的變化會不斷變化，而且這種變化的規(guī)律事先難以獲得，如通常在恒定勵磁情況下，由電動機溫升所引起的阻值變化就能達到其標稱值的O. 75 I. 5倍。這種參數(shù)變化引起的后果是造成轉(zhuǎn)子真實磁鏈與控制系統(tǒng)的設計磁鏈產(chǎn)生相位和幅值的偏差。而在轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)中，其造成的直接后果是造成定子電流偏離設計值，電機出現(xiàn)弱磁或者過勵運行，從而影響變頻器和電機的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是，克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，提供一種能夠克服由于電機轉(zhuǎn)子參數(shù)變化導致的控制不準的問題，大大提高控制系統(tǒng)對電機參數(shù)的魯棒性的異步電機轉(zhuǎn)差頻率矢量控制方法。本發(fā)明提供的技術(shù)方案是本發(fā)明提供一種異步電機轉(zhuǎn)差頻率矢量控制方法，它包括以下步驟步驟I、參數(shù)初始化；步驟2、采樣電機三相定子電流及檢測電機角速度；步驟3、進行坐標變換，將電機三相定子電流變換成d_q坐標系下的兩相電流d軸電流isd和Q軸電流iS(i ;步驟4、將d軸電流環(huán)作為參考模型,將電機電壓方程= Rs-dx LsX Lq χ ωο作為可調(diào)模型，進行模型自適應控制，其中Usd為定子d軸電壓，Rs為定子電阻，Ls為定子電感，Qci是同步角速度，5為漏感系數(shù)，其輸出為電機轉(zhuǎn)差角速度的増量Λ ω3,步驟5、根據(jù)公式ω3=ω3*+Λ ω s，得出調(diào)整后的電機轉(zhuǎn)差角速度cos，其中設定轉(zhuǎn)差角速度ω s*=isq*/(TrXisd*)，其中I；為設定的轉(zhuǎn)子時間常數(shù)，isq*為速度環(huán)輸出的カ矩電流，isd*為設定的勵磁電流；步驟6、根據(jù)調(diào)整后的電機轉(zhuǎn)差角速度COs和電機角速度COr得出電機同步角速度Otl，對同步角速度Oci積分后獲得磁鏈電角度 ,所述磁鏈電角度Θ用于步驟3中電機三相定子電流的坐標變換，以及步驟8中的控制電壓的坐標變換；步驟7、電機控制系統(tǒng)通過速度環(huán)和電流環(huán)進行雙閉環(huán)控制后生成兩相控制電壓d軸控制電壓Usd*和q軸控制電壓Usq* ；步驟8、將d軸控制電壓Usd*和q軸控制電壓Usq*變換成三相電壓輸出到電機中，對電機進行控制。
所述步驟4中，電機轉(zhuǎn)差角速度的増量Λ ω3的計算公式為 伽=(^+^(；Μωο)( λ,- /^)其中Kp、Ki分別是模型自適應算法中的比例參數(shù)和積分
參數(shù)，Otl是同步角速度，SGN(Q0)是同步角速度的符號，Usd*為參考模型輸出的d軸控制電壓Usd*。所述同步角速度的符號SGN(Oci)為O、或-1或1，其中-I表示電機反轉(zhuǎn)，I表示電機正轉(zhuǎn)，O表示電機停轉(zhuǎn)，當電機角速度較低時，設定同步角速度的符號SGN(COtl)為0，則輸出的電機轉(zhuǎn)差角速度的増量Λ ω s為零，表示將轉(zhuǎn)子磁鏈角補償關閉，這么做是為了防止電機轉(zhuǎn)速較低的情況下，同步角速度 的符號SGN(Coci)會出現(xiàn)-I和I之間的震蕩。采用上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明提供一種異步電機轉(zhuǎn)差頻率矢量控制方法，它修正了以前方法中的設定轉(zhuǎn)差角速度和實際轉(zhuǎn)差角速度出現(xiàn)偏差的問題，以模型自適應法，增設了一個隨著電機轉(zhuǎn)子側(cè)參數(shù)變化而變化的電機轉(zhuǎn)差角速度的増量，以此來修正設定的轉(zhuǎn)差角速度，調(diào)整電機控制模型中的轉(zhuǎn)差角速度使其更接近實際值，能夠克服因轉(zhuǎn)子側(cè)參數(shù)變化導致的轉(zhuǎn)子磁場定向不準的問題，大大提高了控制系統(tǒng)對電機參數(shù)的魯棒性。


附圖為本發(fā)明異步電機轉(zhuǎn)差頻率矢量控制方法的控制原理具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做詳細說明如圖所示IM表示異步電機,本發(fā)明提供一種異步電機轉(zhuǎn)差頻率矢量控制方法，它包括以下步驟步驟I、參數(shù)初始化；變頻器上電后完成參數(shù)初始化，設置電機控制中的電機參數(shù)和控制參數(shù)，這種在常用的轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)中，采用速度環(huán)、電流環(huán)雙閉環(huán)的控制策略，系統(tǒng)具有一組預置電機參數(shù)，包括定子側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)，該參數(shù)可由電機生產(chǎn)廠家提供，或者根據(jù)電機銘牌獲得。步驟2、采樣電機三相定子電流及檢測電機角速度;通過編碼器反饋電機角速度；步驟3、進行坐標變換，將電機三相定子電流變換成d_q坐標系下的兩相電流d軸電流isd和q軸電流isq ;本實施例中可采用Clarke或Park變換完成。步驟4、將d軸電流環(huán)作為參考模型，將電機電壓方程〖ん=Zs^x ,Rs-3 X Zsx^xmo作為可調(diào)模型，進行模型自適應控制，其中Usd為定子d軸電壓，Rs為定子電阻，Ls為定子電感，Qci是同步角速度，3為漏感系數(shù)，其輸出為電機轉(zhuǎn)差角速度的増量Λ ω3θ具體的電機轉(zhuǎn)差角速度的增量Λ ω s的計算公式為
飾={KP七」^)SGN{_\IL·— im其中KpJi分別是模型自適應算法中的比例參數(shù)和積分
參數(shù)，Otl是同步角速度，SGN(Q0)是同步角速度的符號，Usd*為模型輸出的d軸控制電壓Usd*
步驟5、根據(jù)公式ω3=ω3*+Λ ω s，得出調(diào)整后的電機轉(zhuǎn)差角速度cos，其中設定轉(zhuǎn)差角速度ω s*=isq*/(TrXisd*)，其中I；為設定的轉(zhuǎn)子時間常數(shù)，isq*為速度環(huán)輸出的カ矩電流，其為電機雙閉環(huán)控制中得出的量，isd*為設定的勵磁電流；步驟6、根據(jù)調(diào)整后的電機轉(zhuǎn)差角速度和電機角速度得出電機同步角速度Otl，對同步角速度Oci積分后獲得磁鏈電角度Θ,所述磁鏈電角度0用于步驟3中電機三相定子電流的坐標變換，以及步驟8中的控制電壓的坐標變換；磁鏈電角度Θ用于電機三相定子電流的三相變兩相的坐標變換中，其運用方式為常規(guī)技術(shù)手段，磁鏈電角度Θ用于控制電壓的兩相變?nèi)嗟淖鴺俗儞Q中，其運用方式也為常規(guī)技術(shù)手段；步驟7電機控制系統(tǒng)通過速度環(huán)和電流環(huán)進行雙閉環(huán)控制后生成兩相控制電壓d軸控制電壓Usd*和q軸控制電壓Usq* ;這種用于異步電機轉(zhuǎn)差頻率矢量控制方法中的雙閉環(huán)控制為已知常用技木，故不贅述。步驟8、將d軸控制電壓Usd*和q軸控制電壓Usq*變換成三相電壓輸出到電機中， 對電機進行控制。所述同步角速度的符號SGN(Oci)為0、_1或者1，其中-I表示反轉(zhuǎn)，I表示正轉(zhuǎn)，O表示電機角速度較低，此時同步角速度的符號SGN(OJci)為0，則輸出的電機轉(zhuǎn)差角速度的增量Λ 3為零，表示將轉(zhuǎn)子磁鏈角補償關閉，這么做是為了防止電機轉(zhuǎn)速較低的情況下，同步角速度的符號SGN(OJci)會出現(xiàn)-I和I之間的震蕩。本發(fā)明提供一種異步電機轉(zhuǎn)差頻率矢量控制方法，它修正了以前方法中的設定轉(zhuǎn)差角速度和實際轉(zhuǎn)差角速度出現(xiàn)偏差的問題，以模型自適應法，增設了一個隨著電機轉(zhuǎn)子側(cè)參數(shù)變化而變化的電機轉(zhuǎn)差角速度的増量，以此來修正設定的轉(zhuǎn)差角速度，調(diào)整電機控制模型中的轉(zhuǎn)差角速度使其更接近實際值，從而生成更加準確的磁鏈電角度，運用在異步電機轉(zhuǎn)差頻率矢量控制方法中的坐標變換中，能夠克服因轉(zhuǎn)子側(cè)參數(shù)變化導致的轉(zhuǎn)子磁場定向不準的問題，大大提高了控制系統(tǒng)對電機參數(shù)的魯棒性。
權(quán)利要求
1.一種異步電機轉(zhuǎn)差頻率矢量控制方法，其特征在于它包括以下步驟 步驟I、參數(shù)初始化； 步驟2、采樣電機三相定子電流及檢測電機角速度； 步驟3、進行坐標變換，將電機三相定子電流變換成d-q坐標系下的兩相電流d軸電流isd和q軸電流iS(i ; 步驟4、將d軸電流環(huán)作為參考模型，將電機電壓方程どん=“X J s-dxlsx LqX6>g作為可調(diào)模型，進行模型自適應控制，其中Usd為定子d軸電壓，も為定子電阻，Ls為定子電感，Otl是同步角速度，0為漏感系數(shù)，其輸出為電機轉(zhuǎn)差角速度的増量Λ ω3, 步驟5、根據(jù)公式ω3=ω3*+Λ ，得出調(diào)整后的電機轉(zhuǎn)差角速度cos，其中設定轉(zhuǎn)差角速度《s*=isq*パTrXisd*),其中Tr為設定的轉(zhuǎn)子時間常數(shù)，isq*為速度環(huán)輸出的カ矩電流，iSd*為設定的勵磁電流； 步驟6、根據(jù)調(diào)整后的電機轉(zhuǎn)差角速度和電機角速度得出電機同步角速度ω(ι，對同步角速度Qci積分后獲得磁鏈電角度 ，所述磁鏈電角度Θ用于步驟3中電機三相定子電流的坐標變換，以及步驟8中的控制電壓的坐標變換； 步驟7、電機控制系統(tǒng)通過速度環(huán)和電流環(huán)進行雙閉環(huán)控制后生成兩相控制電壓d軸控制電壓Usd*和q軸控制電壓Usci* ； 步驟8、將d軸控制電壓Usd*和q軸控制電壓Usq*變換成三相電壓輸出到電機中，對電機進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的異步電機轉(zhuǎn)差頻率矢量控制方法，其特征在于所述步驟4中，電機轉(zhuǎn)差角速度的増量Λ ω3的計算公式為△■ =(心&*)其中KP、Ki分別是模型自適應算法中的比例參數(shù)和積分參數(shù)，Coci是同步角速度，SGN( 0)是同步角速度的符號，Usd*為參考模型輸出的d軸控制電壓Usd*。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2異步電機轉(zhuǎn)差頻率矢量控制方法，其特征在于所述同步角速度的符號SGN(Coci)為O、或-I或I,其中-I表不電機反轉(zhuǎn)，I表不電機正轉(zhuǎn)，O表不電機停轉(zhuǎn)，當電機角速度較低時，設定同步角速度的符號SGN(ω J為O。
全文摘要
本發(fā)明提供一種異步電機轉(zhuǎn)差頻率矢量控制方法，它修正了以前方法中的設定轉(zhuǎn)差角速度和實際轉(zhuǎn)差角速度出現(xiàn)偏差的問題，以模型自適應法，增設了一個隨著電機轉(zhuǎn)子側(cè)參數(shù)變化而變化的電機轉(zhuǎn)差角速度的增量，以此來修正設定的轉(zhuǎn)差角速度，調(diào)整電機控制模型中的轉(zhuǎn)差角速度使其更接近實際值，能夠克服因轉(zhuǎn)子側(cè)參數(shù)變化導致的轉(zhuǎn)子磁場定向不準的問題，大大提高了控制系統(tǒng)對電機參數(shù)的魯棒性。
文檔編號H02P21/14GK102694499SQ20121018264
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者胡慶波 申請人:寧波樂邦電氣有限公司