專利名稱：一種基于正交反饋雙補償方法的轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于異步電機領(lǐng)域，涉及一種基于正交反饋雙補償方法的轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測器。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)磁鏈觀測電壓模型中，由于在電壓、電流信號采樣及A/D轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)中的誤差帶來直流的偏置在積分運算后會引起飽和，造成觀測結(jié)果漂移實際值。通常的在積分環(huán)節(jié)后對磁鏈引入高通濾波環(huán)節(jié)解決方法，在實現(xiàn)了對積分飽和抑制的同時，也帶來了幅值和相位的誤差，需要對結(jié)果進行補償。常規(guī)補償方法由于系數(shù)固定，只適用于在某一速度 范圍，且這個系數(shù)難以確定。采用本方法，根據(jù)磁鏈與反電動勢矢量的正交程度，用非線性正交法動態(tài)進行誤差補償，解決了補償量難以確定和過補償或欠補償?shù)膯栴}。交換了補償與濾波順序后的磁鏈觀測器，即先對反電動勢進行補償，然后進行低通濾波的方法，在輸入信號的頻率突變時，磁鏈觀測值能準確地跟蹤其變化，在磁鏈跟蹤的響應速度上獲得了更好的效果。
實用新型內(nèi)容本實用新型為解決上述技術(shù)問題，提出了一種基于正交反饋雙補償?shù)霓D(zhuǎn)子磁鏈觀測方法，以實現(xiàn)存在外部擾動誤差帶來的直流偏置時，以及由于負載需要電機電壓、電流頻率跳變時，磁鏈補償量的準確確定和在寬速度范圍內(nèi)對觀測值的快速跟蹤。本實用新型為解決上述技術(shù)問題的不足而采用的技術(shù)方案是一種基于正交反饋雙補償方法的轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測器，信號調(diào)理模塊依次通過A/D轉(zhuǎn)換和3s/2s變換與觀測器的信號輸入端連接，觀測器包括電壓分量補償模塊、低通濾波模塊、磁鏈補償系數(shù)計算模塊、補償量計算模塊和磁鏈補償輸出模塊，通過A/D轉(zhuǎn)換和3s/2s變換的信號通入電壓分量補償模塊，電壓分量補償模塊與低通濾波模塊連接，低通濾波模塊分別通過磁鏈補償系數(shù)計算模塊和補償量計算模塊與磁鏈補償輸出模塊連接，磁鏈補償系數(shù)計算模塊與補償量計算模塊連接。本實用新型有益效果為在傳統(tǒng)磁鏈觀測電壓模型中，由于在電壓、電流信號采樣及A/D轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)中的誤差帶來直流的偏置在積分運算后會引起飽和，造成觀測結(jié)果漂移實際值。通常的在積分環(huán)節(jié)后對磁鏈引入高通濾波環(huán)節(jié)解決方法，在實現(xiàn)了對積分飽和抑制的同時，也帶來了幅值和相位的誤差，需要對結(jié)果進行補償。常規(guī)補償方法由于系數(shù)固定，只適用于在某一速度范圍，且這個系數(shù)難以確定。采用本方法，根據(jù)磁鏈與反電動勢矢量的正交程度，用非線性正交法動態(tài)進行誤差補償，解決了補償量難以確定和過補償或欠補償?shù)膯栴}。交換了補償與濾波順序后的磁鏈觀測器，即先對反電動勢進行補償，然后進行低通濾波的方法，在輸入信號的頻率突變時，磁鏈觀測值能準確地跟蹤其變化，在磁鏈跟蹤的響應速度上獲得了更好的效果。
附圖I為基于正交反饋雙補償方法的轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器的系統(tǒng)框圖。附圖2為本轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器所應用到的電機矢量控制示意圖。圖中，I、電壓分量補償模塊，2、低通濾波模塊，3、磁鏈補償系數(shù)計算模塊，4、補償量計算模塊，5、磁鏈補償輸出模塊，6、信號調(diào)理模塊。
具體實施方式
如圖所示，一種基于正交反饋雙補償方法的轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測器，信號調(diào)理模塊6依次通過A/D轉(zhuǎn)換和3s/2s變換與觀測器7的信號輸入端連接，觀測器7包括電壓分量補償模塊I、低通濾波模塊2、磁鏈補償系數(shù)計算模塊3、補償量計算模塊4和磁鏈補償輸出模塊5，通過A/D轉(zhuǎn)換和3s/2s變換的信號通入電壓分量補償模塊1，電壓分量補償模塊I與 低通濾波模塊2連接，低通濾波模塊2分別通過磁鏈補償系數(shù)計算模塊3和補償量計算模塊4與磁鏈補償輸出模塊5連接，磁鏈補償系數(shù)計算模塊3與補償量計算模塊4連接。一種基于正交反饋雙補償方法的轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測方法，步驟一、信號的調(diào)理從傳感器采集來的三相電壓、電流分量，經(jīng)過檢測電路，進行濾波處理，去除干擾的毛刺信號；步驟二、從檢電路出來的信號，進入DSP進行A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)字量化之后進行3s/2s變換，從三相靜止體系轉(zhuǎn)換到二相靜止坐標系上；步驟三、電壓分量的補償對電壓分量進行補償，兩相的電壓需要經(jīng)過補償環(huán)節(jié)I，對這個損失進行補償，低通濾波的截止頻率設為
^，定子電角頻率設為m，其補償系數(shù)的計算公式為豐產(chǎn)$，進行加幅值限制，即設定k! — ;步驟四、低通濾波將步驟三中進行過補償?shù)碾妷和ㄈ氲屯V波，反電動勢w_ 進入積分環(huán)節(jié)后再經(jīng)過高通濾波環(huán)節(jié)，滿足即==
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，對磁鏈補償系數(shù)的進行計算，由反電動勢和未補償?shù)拇沛溳斎雭碛嬎愦沛溠a償系數(shù)， E + E-.
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'|E|.|r | ，步驟五、補償量的計算將步驟四得到的低通濾波后的信號通過K/P變換，將幅值與相位分離，對幅值進行補償?shù)耐瑫r，保持相位不變，之后再進行K/P逆變換；步驟六、磁鏈補償?shù)妮敵鰧⒉襟E四中計算得到的補償矢量和步驟五中計算得到的磁鏈矢量進行合成，并作為磁鏈反饋輸入到控制器的磁鏈調(diào)節(jié)器中。首先對軸上的電壓分量進行補償。補償主要在電機低速階段起作用。由于在電機低速運行時，在電機高速運行階段可以忽略定子電阻壓降，在反電動勢中所占的比例增大。而電動機在運行過程中定子電阻并不是一個固定值，它會隨著電機溫升而變化，因此定子電阻誤差引起的觀測精度下降不可避免。這里設定一個電壓補償環(huán)節(jié)對這個損失進行補償，補償系數(shù)由巧/q確定。低通濾波的截止頻率設為％為定子電角頻率為。在較低速時，g較小，甚至接近于O，計算出來的補償系數(shù)可能會出現(xiàn)極大的瞬時值，通過設定
閾值進行限定。在高速度時這一系數(shù)就變得很小，對電壓分量的影響變得較小，與實際物理情況一致。其次，針對傳統(tǒng)磁鏈補償方法上，不同速度范圍補償系數(shù)設定上的困難和不直觀、不能反映物理量之間關(guān)系的特點，本實用新型提出的一種新的補償方法。由于磁鏈與反電動勢呈積分關(guān)系，如果觀測準確，那么磁鏈矢量與反電動勢矢量必然正交，補償系數(shù)2就應該為0，即無需補償。如果二者不正交，則i恰好反映了誤差的大小，因此 可以來確定補償量的大小。將低通濾波環(huán)節(jié)前的電壓分量，和輸出的未補償?shù)拇沛湻至浚M行矩陣的叉乘運算，其值反映了兩個矢量之間的正交程度，作為補償系數(shù)，可在全速度范圍內(nèi)根據(jù)誤差大小動態(tài)地進行補償量計算，無需額外的工作來確定補償系數(shù)。對低通濾波后的計算值時行補償時，進行K/P變換，對其相位與幅值進行分離。將無補償?shù)拇沛湻答伋艘匝a償系數(shù)，作為補償量加到幅值上，然后與相位角進入K/P逆變換合成補償磁鏈矢量。這樣可避免對磁鏈方向角引入誤差。最后將此補償矢量加在無補償輸出上，作為最終的磁鏈輸出。前后共進行了兩次補償。首次是在3s/2s變換之后，主要是對低速度時電壓分量進行補償，以減小因其它電阻帶來的不可忽視的誤差。第二次補償是在輸出時對磁鏈進行補償，以減小低通濾波環(huán)節(jié)的帶來的誤差。交換了電壓補償與濾波順序后的磁鏈觀測器，即先對反電動勢進行補償，然后進行低通濾波的方法，在輸入信號的頻率突變時，磁鏈觀測值能準確地跟蹤其變化，在磁鏈跟蹤的響應速度上獲得了更好的效果。
權(quán)利要求1. 一種基于正交反饋雙補償方法的轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測器，信號調(diào)理模塊(6)依次通過A/D轉(zhuǎn)換和3s/2s變換與觀測器(7)的信號輸入端連接，其特征在于觀測器(7)包括電壓分量補償模塊(I)、低通濾波模塊(2)、磁鏈補償系數(shù)計算模塊(3)、補償量計算模塊(4)和磁鏈補償輸出模塊(5)，通過A/D轉(zhuǎn)換和3s/2s變換的信號通入電壓分量補償模塊(1)，電壓分量補償模塊(I)與低通濾波模塊(2 )連接，低通濾波模塊(2 )分別通過磁鏈補償系數(shù)計算模塊(3 )和補償量計算模塊(4 )與磁鏈補償輸出模塊(5 )連接，磁鏈補償系數(shù)計算模塊(3 )與補償量計算模塊(4)連接。
專利摘要一種基于正交反饋雙補償方法的轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測器，信號調(diào)理模塊依次通過A/D轉(zhuǎn)換和3s/2s變換與觀測器的信號輸入端連接，觀測器包括電壓分量補償模塊、低通濾波模塊、磁鏈補償系數(shù)計算模塊、補償量計算模塊和磁鏈補償輸出模塊，通過A/D轉(zhuǎn)換和3s/2s變換的信號通入電壓分量補償模塊，電壓分量補償模塊與低通濾波模塊連接，低通濾波模塊分別通過磁鏈補償系數(shù)計算模塊和補償量計算模塊與磁鏈補償輸出模塊連接，磁鏈補償系數(shù)計算模塊與補償量計算模塊連接。本實用新型以實現(xiàn)存在外部擾動誤差帶來的直流偏置時，以及由于負載需要電機電壓、電流頻率跳變時，磁鏈補償量的準確確定和在寬速度范圍內(nèi)對觀測值的快速跟蹤。
文檔編號H02P21/14GK202503471SQ201220022850
公開日2012年10月24日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者史光輝, 李興, 王新勇, 范波 申請人:河南科技大學