CN102694499A - 异步电机转差频率矢量控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种异步电机转差频率矢量控制方法，它修正了以前方法中的设定转差角速度和实际转差角速度出现偏差的问题，以模型自适应法，增设了一个随着电机转子侧参数变化而变化的电机转差角速度的增量，以此来修正设定的转差角速度，调整电机控制模型中的转差角速度使其更接近实际值，能够克服因转子侧参数变化导致的转子磁场定向不准的问题，大大提高了控制系统对电机参数的鲁棒性。
Description
技术领域：
本发明涉及一种三相异步电机的控制算法，具体讲是一种异步电机转差频率矢量控制方法。
背景技术：
传统的异步电机转差频率矢量控制方法，采用固定的电机转子参数来计算时间常数，该方法需要准确把握电机转子参数，然而电机转子参数随电动机工况（温升和励磁条件等）的变化会不断变化，而且这种变化的规律事先难以获得，如：通常在恒定励磁情况下，由电动机温升所引起的阻值变化就能达到其标称值的0.75～1.5倍。这种参数变化引起的后果是造成转子真实磁链与控制系统的设计磁链产生相位和幅值的偏差。而在转差频率矢量控制系统中，其造成的直接后果是造成定子电流偏离设计值，电机出现弱磁或者过励运行，从而影响变频器和电机的使用寿命。
发明内容：
本发明的主要目的是，克服现有的技术缺陷，提供一种能够克服由于电机转子参数变化导致的控制不准的问题，大大提高控制系统对电机参数的鲁棒性的异步电机转差频率矢量控制方法。
本发明提供的技术方案是：本发明提供一种异步电机转差频率矢量控制方法，它包括以下步骤：
步骤1、参数初始化；
步骤2、采样电机三相定子电流及检测电机角速度ωr；
步骤3、进行坐标变换，将电机三相定子电流变换成d-q坐标系下的两相电流：d轴电流isd和q轴电流isq；
步骤4、将d轴电流环作为参考模型，将电机电压方程
作为可调模型，进行模型自适应控制，其中Usd为定子d轴电压，Rs为定子电阻，Ls为定子电感，ω0是同步角速度，
为漏感系数，其输出为电机转差角速度的增量△ωs，
步骤5、根据公式ωs=ωs*+△ωs，得出调整后的电机转差角速度ωs，其中设定转差角速度ωs*=isq*/(Tr×isd*)，其中Tr为设定的转子时间常数，isq*为速度环输出的力矩电流，isd*为设定的励磁电流；
步骤6、根据调整后的电机转差角速度ωs和电机角速度ωr得出电机同步角速度ω0，对同步角速度ω0积分后获得磁链电角度所述磁链电角度
用于步骤3中电机三相定子电流的坐标变换，以及步骤8中的控制电压的坐标变换；
步骤7、电机控制系统通过速度环和电流环进行双闭环控制后生成两相控制电压：d轴控制电压Usd*和q轴控制电压Usq*；
步骤8、将d轴控制电压Usd*和q轴控制电压Usq*变换成三相电压输出到电机中，对电机进行控制。
所述步骤4中，电机转差角速度的增量△ωs的计算公式为：
其中KP、Ki分别是模型自适应算法中的比例参数和积分参数，ω0是同步角速度，SGN(ω0)是同步角速度的符号，Usd*为参考模型输出的d轴控制电压Usd*。
所述同步角速度的符号SGN(ω0)为0、或-1或1，其中-1表示电机反转，1表示电机正转，0表示电机停转，当电机角速度较低时，设定同步角速度的符号SGN(ω0)为0，则输出的电机转差角速度的增量△ωs为零，表示将转子磁链角补偿关闭，这么做是为了防止电机转速较低的情况下，同步角速度的符号SGN(ω0)会出现-1和1之间的震荡。
采用上述结构，本发明具有以下优点：
本发明提供一种异步电机转差频率矢量控制方法，它修正了以前方法中的设定转差角速度和实际转差角速度出现偏差的问题，以模型自适应法，增设了一个随着电机转子侧参数变化而变化的电机转差角速度的增量，以此来修正设定的转差角速度，调整电机控制模型中的转差角速度使其更接近实际值，能够克服因转子侧参数变化导致的转子磁场定向不准的问题，大大提高了控制系统对电机参数的鲁棒性。
附图说明：
附图为本发明异步电机转差频率矢量控制方法的控制原理图；
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细说明：
如图所示：IM表示异步电机，本发明提供一种异步电机转差频率矢量控制方法，它包括以下步骤：
步骤1、参数初始化；变频器上电后完成参数初始化，设置电机控制中的电机参数和控制参数，这种在常用的转差频率矢量控制系统中，采用速度环、电流环双闭环的控制策略，系统具有一组预置电机参数，包括定子侧和转子侧，该参数可由电机生产厂家提供，或者根据电机铭牌获得。
步骤2、采样电机三相定子电流及检测电机角速度ωr；通过编码器反馈电机角速度ωr；
步骤3、进行坐标变换，将电机三相定子电流变换成d-q坐标系下的两相电流：d轴电流isd和q轴电流isq；本实施例中可采用Clarke或Park变换完成。
步骤4、将d轴电流环作为参考模型，将电机电压方程
作为可调模型，进行模型自适应控制，其中Usd为定子d轴电压，Rs为定子电阻，Ls为定子电感，ω0是同步角速度，
为漏感系数，其输出为电机转差角速度的增量△ωs。
具体的电机转差角速度的增量△ωs的计算公式为：
其中KP、Ki分别是模型自适应算法中的比例参数和积分参数，ω0是同步角速度，SGN(ω0)是同步角速度的符号，Usd*为模型输出的d轴控制电压Usd*
步骤5、根据公式ωs=ωs*+△ωs，得出调整后的电机转差角速度ωs，其中设定转差角速度ωs*=isq*/(Tr×isd*)，其中Tr为设定的转子时间常数，isq*为速度环输出的力矩电流，其为电机双闭环控制中得出的量，isd*为设定的励磁电流；
步骤6、根据调整后的电机转差角速度ωs和电机角速度ωr得出电机同步角速度ω0，对同步角速度ω0积分后获得磁链电角度
所述磁链电角度用于步骤3中电机三相定子电流的坐标变换，以及步骤8中的控制电压的坐标变换；磁链电角度
用于电机三相定子电流的三相变两相的坐标变换中，其运用方式为常规技术手段，磁链电角度
用于控制电压的两相变三相的坐标变换中，其运用方式也为常规技术手段；
步骤7电机控制系统通过速度环和电流环进行双闭环控制后生成两相控制电压：d轴控制电压Usd*和q轴控制电压Usq*；这种用于异步电机转差频率矢量控制方法中的双闭环控制为已知常用技术，故不赘述。
步骤8、将d轴控制电压Usd*和q轴控制电压Usq*变换成三相电压输出到电机中，对电机进行控制。
所述同步角速度的符号SGN(ω0)为0、-1或者1，其中-1表示反转，1表示正转，0表示电机角速度较低，此时同步角速度的符号SGN(ω0)为0，则输出的电机转差角速度的增量△ωs为零，表示将转子磁链角补偿关闭，这么做是为了防止电机转速较低的情况下，同步角速度的符号SGN(ω0)会出现-1和1之间的震荡。
本发明提供一种异步电机转差频率矢量控制方法，它修正了以前方法中的设定转差角速度和实际转差角速度出现偏差的问题，以模型自适应法，增设了一个随着电机转子侧参数变化而变化的电机转差角速度的增量，以此来修正设定的转差角速度，调整电机控制模型中的转差角速度使其更接近实际值，从而生成更加准确的磁链电角度，运用在异步电机转差频率矢量控制方法中的坐标变换中，能够克服因转子侧参数变化导致的转子磁场定向不准的问题，大大提高了控制系统对电机参数的鲁棒性。
Claims (3)
1.一种异步电机转差频率矢量控制方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤1、参数初始化；
步骤2、采样电机三相定子电流及检测电机角速度ωr；
步骤3、进行坐标变换，将电机三相定子电流变换成d-q坐标系下的两相电流：d轴电流isd和q轴电流isq；
步骤4、将d轴电流环作为参考模型，将电机电压方程
作为可调模型，进行模型自适应控制，其中Usd为定子d轴电压，Rs为定子电阻，Ls为定子电感，ω0是同步角速度，
为漏感系数，其输出为电机转差角速度的增量△ωs，
步骤5、根据公式ωs=ωs*+△ωs，得出调整后的电机转差角速度ωs，其中设定转差角速度ωs*=isq*/(Tr×isd*)，其中Tr为设定的转子时间常数，isq*为速度环输出的力矩电流，isd*为设定的励磁电流；
步骤6、根据调整后的电机转差角速度ωs和电机角速度ωr得出电机同步角速度ω0，对同步角速度ω0积分后获得磁链电角度
所述磁链电角度
用于步骤3中电机三相定子电流的坐标变换，以及步骤8中的控制电压的坐标变换；
步骤7、电机控制系统通过速度环和电流环进行双闭环控制后生成两相控制电压：d轴控制电压Usd*和q轴控制电压Usq*；
步骤8、将d轴控制电压Usd*和q轴控制电压Usq*变换成三相电压输出到电机中，对电机进行控制。
2.根据权利要求1所述的异步电机转差频率矢量控制方法，其特征在于：所述步骤4中，电机转差角速度的增量△ωs的计算公式为：
其中KP、Ki分别是模型自适应算法中的比例参数和积分参数，ω0是同步角速度，SGN(ω0)是同步角速度的符号，Usd*为参考模型输出的d轴控制电压Usd*。
3.根据权利要求1或2异步电机转差频率矢量控制方法，其特征在于：所述同步角速度的符号SGN(ω0)为0、或-1或1，其中-1表示电机反转，1表示电机正转，0表示电机停转，当电机角速度较低时，设定同步角速度的符号SGN(ω0)为0。
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- 2012-05-31 CN CN2012101826467A patent/CN102694499A/zh active Pending
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