專利名稱：具有轉子電阻魯棒性的感應電機矢量控制系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種感應電機轉子磁場定向控制系統(tǒng)及方法，具體涉及一種具有轉子電阻魯棒性的感應電機矢量控制系統(tǒng)及方法。
背景技術：
感應電機由于其堅固耐用、維護量小等優(yōu)點被廣泛應用于各種領域，產(chǎn)生了很好的社會效益和經(jīng)濟效益?，F(xiàn)代感應電機控制大多采用磁場定向控制。磁場定向控制包括轉子磁場定向控制、定子磁場定向控制和氣隙磁場定向控制。它實現(xiàn)了定子電流的勵磁分量和轉矩分量的解耦，從而提高了感應電機的動態(tài)響應和交流傳動系統(tǒng)的性能。其中實現(xiàn)感應電機轉子磁場定向控制的前提是實現(xiàn)轉子磁場的準確定向，這需要準確計算感應電機的參數(shù)。感應電機轉子磁場定向控制系統(tǒng)中電機參數(shù)一般采用通過參數(shù)整定獲得。而感應電機在運行過程中，它的參數(shù)由于受到溫度、磁場飽和等因素的影響會發(fā)生很大的變化，其中 轉子電阻的變化最大，這嚴重的影響了轉子磁場定向控制的性能
實用新型內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種具有轉子電阻魯棒性的感應電機矢量控制系統(tǒng)及方法，可以校準轉子磁場定向，從而消除在運行過程中轉子電阻變化對轉子磁場定向控制性能的影響。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種具有轉子電阻魯棒性的感應電機矢量控制系統(tǒng)，包括比較器，轉速調節(jié)器，轉矩電流計算器，轉矩電流調節(jié)器，Park反變換器，空間矢量PWM逆變器，感應電機，磁鏈發(fā)生器，勵磁電流調節(jié)器，Clarke變換器，Park變換器，轉差角速度計算器，相位角計算器，無功功率修正器，無功功率調節(jié)器，轉速測量器。轉速調節(jié)器和轉矩電流計算器相連，轉矩電流計算器輸出端和Park變換器輸出端通過比較器與轉矩電流調節(jié)器和Park反變換器相連；磁鏈發(fā)生器與轉矩電流計算器和轉差角速度計算器相連，并且磁鏈發(fā)生器輸出端和Park變換器輸出端通過比較器與勵磁電流調節(jié)器和Park反變換器相連；Park反變換器通過空間矢量PWM逆變器與感應電機相連；在空間矢量PWM逆變器和感應電機之間接入Clarke變換器，且Clarke變換器和Park變換器相連；感應電機通過轉速測量器與轉速調節(jié)器輸入端的比較器相連；轉差角速度計算器輸出端和轉速測量器輸出端通過比較器與相位角計算器相連；磁鏈發(fā)生器通過無功功率修正器與無功功率調節(jié)器相連，無功功率調節(jié)器輸出端和相位角計算器輸出端通過比較器與Park變換器和Park反變換器相連。上述的具有轉子電阻魯棒性的感應電機矢量控制系統(tǒng)中，磁鏈發(fā)生器包括函數(shù)發(fā)生器和勵磁電流計算器。函數(shù)發(fā)生器與轉速測量器相連，函數(shù)發(fā)生器輸出端分別與轉差角速度計算器和勵磁電流計算器相連，勵磁電流計算器與轉矩電流計算器和無功功率修正器相連，并且勵磁電流計算器輸出端和Park變換器輸出端通過勵磁電流調節(jié)器與Park反變換器相連。上述的具有轉子電阻魯棒性的感應電機矢量控制系統(tǒng)中，無功功率修正器包括給定無功功率計算器和反饋無功功率計算器。給定無功功率計算器與磁鏈發(fā)生器相連，反饋無功功率計算器與轉速測量器相連，給定無功功率計算器輸出端與反饋無功功率計算器輸出端通過比較器與無功功率調節(jié)器相連。本發(fā)明還提供了一種具有轉子位置角無功功率修正的感應電機轉子磁場定向控制方法，包括通過轉速測量器測量轉子電角速度；通過電流傳感器得到A相電流ia和B相電流ib ；
將A相電流ia和B相電流ib通過Clarke變換和Park變換得到d、q軸反饋電流iSd 和 iSq ;將給定轉子電角速度<與轉子電角速度的差值進行比例積分轉速調節(jié)運算得到給定轉矩I;將轉子電角速度通過磁鏈發(fā)生器得到轉子磁鏈和d軸給定電流Ci ;利用給定轉矩Γ:和d軸給定電流^計算得到q軸給定電流ζ ; 利用q軸給定電流ζ和轉子磁鏈Ψr計算給定轉差角速度;給定轉差角速度U與轉子電角速度之和為定向磁場電角速度，并對定向磁場電角速度進行積分得到相位角=}(^.+ω；；}//;利用d軸給定電流O計算給定無功功率Q* ;利用轉子電角速度CO11計算反饋無功功率Q ；將給定無功功率Q*和反饋無功功率Q的差值進行比例積分無功功率調節(jié)運算得到轉子位置角的修正項0s2，由此得到轉子位置角為0s=0sl+0s2;將d、q軸給定電流與d、q軸反饋電流isd和isq進行比較，將其差值分別進行比例積分轉矩電流調節(jié)運算和比例積分勵磁電流調節(jié)運算得到d、q軸電壓和 ζ，并將d、q軸電壓和進行Park反變換得到α、β軸電壓u h.利用空間矢量調制技術產(chǎn)生逆變器開關導通狀態(tài)的PWM波形。上述的具有轉子位置角無功功率校正的感應電機轉子磁場定向控制方法中，給定無功功率ρ* =.其中Ls為定子電阻，σ為漏感系數(shù)。上述的具有轉子位置角無功功率校正的感應電機轉子磁場定向控制方法中，反饋無功功率 β = — Ujsp — (Ot GLs (4 + & )。上述的具有轉子位置角無功功率校正的感應電機轉子磁場定向控制方法中，d軸給定電流^ ，其中L111為電機互感。
m上述的具有轉子位置角無功功率校正的感應電機轉子磁場定向控制方法中，q軸給定電流ζ = KJ nd，其中Km為電機轉矩系數(shù)。
上述的具有轉子位置角無功功率校正的感應電機轉子磁場定向控制方法中，給定
轉差角速度
權利要求
1.一種具有轉子電阻魯棒性的感應電機矢量控制系統(tǒng)，包括比較器，轉速調節(jié)器，轉矩電流計算器，轉矩電流調節(jié)器，Park反變換器，空間矢量PWM逆變器，感應電機，磁鏈發(fā)生器，勵磁電流調節(jié)器，Clarke變換器，Park變換器，轉差角速度計算器，相位角計算器，轉速測量器； 轉速調節(jié)器和轉矩電流計算器相連，轉矩電流計算器輸出端和Park變換器輸出端通過比較器與轉矩電流調節(jié)器和Park反變換器相連； 磁鏈發(fā)生器與轉矩電流計算器和轉差角速度計算器相連，并且磁鏈發(fā)生器輸出端和Park變換器輸出端通過比較器與勵磁電流調節(jié)器和Park反變換器相連； Park反變換器通過空間矢量PWM逆變器與感應電機相連； 在空間矢量PWM逆變器和感應電機之間接入Clarke變換器，且Clarke變換器和Park變換器相連； 感應電機通過轉速測量器與轉速調節(jié)器輸入端的比較器相連； 轉差角速度計算器輸出端和轉速測量器輸出端通過比較器與相位角計算器相連； 其特征在于還包括無功功率修正器和無功功率調節(jié)器；磁鏈發(fā)生器與無功功率修正器與無功功率調節(jié)器相連，無功功率調節(jié)器輸出端和積分器輸出端通過比較器與Park變換器和Park反變換器相連。
2.根據(jù)權利要求I所述的具有轉子電阻魯棒性的感應電機矢量控制系統(tǒng)，其特征在于磁鏈發(fā)生器包括函數(shù)發(fā)生器和勵磁電流計算器； 函數(shù)發(fā)生器與轉速測量器相連，函數(shù)發(fā)生器輸出端分別與轉差角速度計算器和勵磁電流計算器相連； 勵磁電流計算器與轉矩電流計算器和無功功率修正器相連，并且勵磁電流計算器輸出端和Park變換器輸出端通過勵磁電流調節(jié)器與Park反變換器相連。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的具有轉子電阻魯棒性的感應電機矢量控制系統(tǒng)，其特征在于無功功率修正器包括給定無功功率計算器和反饋無功功率計算器； 給定無功功率計算器與磁鏈發(fā)生器相連，反饋無功功率計算器與轉速測量器相連，給定無功功率計算器輸出端與反饋無功功率計算器輸出端通過比較器與無功功率調節(jié)器相連。
4.一種具有轉子位置角無功功率校正的感應電機轉子磁場定向控制方法，包括 通過轉速測量器測量轉子電角速度 通過電流傳感器得到A相電流ia和B相電流ib ； 將A相電流ia和B相電流ib通過Clarke變換和Park變換得到d、q軸反饋電流isq和iSd ; 將給定轉子電角速度4與轉子電角速度的差值進行比例積分轉速調節(jié)運算得到給定轉矩 將轉子電角速度通過磁鏈發(fā)生器得到轉子磁鏈和d軸給定電流O; 利用給定轉矩Γ:和d軸給定電流匕計算得到q軸給定電流ζ ； 利用q軸給定電流C3和轉子磁鏈計算給定轉差角速度;給定轉差角速度與轉子電角速度之和為定向磁場電角速度，并對定向磁場電角速度進行積分得到相位角0sl;利用d軸給定電流U計算給定無功功率Q* ； 利用轉子電角速度計算反饋無功功率Q ； 將給定無功功率Q*和反饋無功功率Q的差值進行比例積分無功功率調節(jié)運算得到轉子位置角的修正項Θ s2，并計算得到轉子位置角為Θ s= Θ sl+ Θ s2 ； 將d、q軸給定電流纟二和ζ與d、q軸反饋電流isd和isq進行比較，將其差值分別進行比例積分轉矩電流調節(jié)運算和比例積分勵磁電流調節(jié)運算得到d、q軸電壓《=和《4，并將d、q軸電壓和*4進行Park反變換得到α、β軸電壓，利用空間矢量調制技術產(chǎn)生逆變器開關導通狀態(tài)的PWM波形。
5.根據(jù)權利要求4所述的具有轉子位置角無功功率校正的感應電機轉子磁場定向控制方法，其特征在于給定無功功率0 = 0,/.尤,.2-0, ;:,其中1^為定子電阻，σ為漏感系數(shù)。
6.根據(jù)權利要求4所述的具有轉子位置角無功功率校正的感應電機轉子磁場定向控制方法，其特征在于反饋無功功率0 = w5yM -UsJsj3-ωΓσ13^β + )，其中Ls為定子電阻，σ為漏感系數(shù)。
7.根據(jù)權利要求4所述的具有轉子位置角無功功率校正的感應電機轉子磁場定向控制方法，其特征在于 d軸給定電流U = ，q軸給定電流f =KT* Ii1 ； 其中Lni為電機互感，Km為電機轉矩系數(shù)。
8.根據(jù)權利要求4所述的具有轉子位置角無功功率校正的感應電機轉子磁場定向控j j·、'制方法，其特征在于給定轉差角速度>，其中I；為轉子時間常數(shù)。FrWr
9.根據(jù)權利要求4所述的具有轉子位置角無功功率校正的感應電機轉子磁場定向控制方法，其特征在于 η Λ Γ cos ft sin ft IPark反變換為Γ = . I ； sq ; 」L—sm《cos^JK/. I [2Γ1 -1/2 -1/2 Il-4 clarke 變換為 ο Sn -Sn ^ ; isd~] 「cos氏 sinITim Park變換為廣=.； ；■。LzsJ L—smA cos6ULv
10.根據(jù)權利要求4所述的具有轉子位置角無功功率校正的感應電機轉子磁場定向控制方法，其特征在于比例積分轉速調節(jié)運算、比例積分轉矩電流調節(jié)運算、比例積分勵磁電流調節(jié)運算和比例積分無功功率調節(jié)運算的表達式通式為HO = Kpe(t) + 其中 Kp為比例調節(jié)系數(shù)，K1為積分調節(jié)系數(shù)， e(t)分別為給定轉子電角速度< 與轉子電角速度的差值、d軸給定電流^與d軸反饋電流isd的差值、Q軸ζ與q軸反饋電流isq的差值和給定無功功率Q*與反饋無功功率Q的差值， u(t)為分別為給定轉矩;C、d軸電圧^ q軸電圧％和轉子位置角的修正項0s2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有轉子電阻魯棒性的感應電機矢量控制系統(tǒng)及方法。所述控制系統(tǒng)包括無功功率修正器和無功功率調節(jié)器；磁鏈發(fā)生器通過無功功率修正器與無功功率調節(jié)器相連，無功功率調節(jié)器輸出端和積分器輸出端通過比較器與Park變換器和Park反變換器相連?？刂品椒òɡ胐軸給定電流計算給定無功功率Q*；利用轉子電角速度ωr計算反饋無功功率Q；將給定無功功率Q*和反饋無功功率Q的差值進行比例積分無功功率調節(jié)運算得到轉子位置角的修正項θs2，并計算得到轉子位置角為θs=θs1+θs2。本發(fā)明可以校準轉子磁場定向，從而消除在運行過程中轉子電阻變化對轉子磁場定向控制性能的影響。
文檔編號H02P21/10GK102868352SQ201210387480
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權日2012年10月12日
發(fā)明者羅慶林, 羅自然 申請人:三弘重工科技有限公司