CN102882461A - 交流异步电动机的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种交流异步电动机的控制方法，包括如下步骤：A.调用查询模块，获取交流异步电动机的励磁电感与励磁电流的一一对应关系。本发明的有益效果是由于励磁电感的准确性直接关系到磁链估算的大小，对磁场控制精度影响很大。因此，本发明建立起励磁电感与励磁电流严格的一一对应关系，较为准确全面地反应了当磁场变化时，励磁电感的变化情况，用较为简单的数据对应关系描述复杂的非线性关系；并且本发明将励磁电感动态变化的真实值测量出来，将励磁电感与励磁电流的一一对应关系做成表格存储于查询模块中，通过调用查询模块即可获得励磁电感与励磁电流的一一对应关系，避免了使用复杂算法运算的过程，实时性会有所提升。

Description

交流异步电动机的控制方法

技术领域

本发明涉及交流异步电动机领域，尤其涉及交流异步电动机的控制方法。

背景技术

无论是在现代交流调速，伺服驱动，还是在未来重点发展的电动汽车牵引电机驱动领域，交流异步电动机以其价格便宜，维修简单，等优点得到广泛的应用，所以对交流异步电动机的控制性能要求也越来越高。交流异步电动机参数的动态变化是控制过程中非线性的一个根源，因此，是否能够对交流异步电动机参数进行准确测量，是交流异步电动机获得良好动态性能的关键。为此，国内外许多专家学者提出了不同的控制策略，旨在增强系统的鲁棒性，减小交流异步电动机参数的变化对系统控制性能的影响，但实际操作起来，由于算法比较复杂，运算起来占用较大的处理器资源，实时性会有所降低。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种交流异步电动机的控制方法。

本发明提供了一种交流异步电动机的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

A.调用查询模块，获取交流异步电动机的励磁电感与励磁电流的一一对应关系。

作为本发明的进一步改进，该交流异步电动机的控制方法还包括步骤：

B.根据交流异步电动机的励磁电感与励磁电流的一一对应关系，对交流异步电动机进行控制。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤A中，所述查询模块中存储有表格，所述表格中存储有交流异步电动机的励磁电感与励磁电流的一一对应关系。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤A中的交流异步电动机的励磁电感与励磁电流的一一对应关系通过测量方法得到，所述测量方法包括如下步骤：

A1.用测功机拖动交流异步电动机，交流异步电动机控制模式置为零扭矩模式；

A2.通过测功机拖动交流异步电动机达到预设转速，记录下该转速作为交流异步电动机的同步转速；

A3.通过上位机发送不同的励磁电流值至交流异步电动机控制系统，待交流异步电动机控制系统稳定后，从交流异步电动机控制系统的寄存器中读出此时交流异步电动机相电压的幅值的平方；

A4.将步骤A3中的励磁电流值和交流异步电动机相电压的幅值的平方代入公式七中，得到不同励磁电流下、励磁电感的值，从而建立励磁电感与励磁电流的一一对应关系；

公式七为： $L_m=\sqrt{{V_{\mathrm{ds}}}^2+{V_{\mathrm{qs}}}^2-{\left(R_s{i}_{\mathrm{ds}}\right)}^2}/\left({\mathrm{\ω}}_e{i}_{\mathrm{ds}}\right)-L_{\mathrm{os}}.$

作为本发明的进一步改进，所述测功机为电机台架的测功机。

本发明的有益效果是：由于励磁电感的准确性直接关系到磁链估算的大小，对磁场控制精度影响很大。因此，本发明建立起励磁电感与励磁电流严格的一一对应关系，较为准确全面地反应了当磁场变化时，励磁电感的变化情况，用较为简单的数据对应关系描述复杂的非线性关系；并且本发明将励磁电感动态变化的真实值测量出来，将励磁电感与励磁电流的一一对应关系做成表格存储于查询模块中，通过调用查询模块即可获得励磁电感与励磁电流的一一对应关系，避免了使用复杂算法运算的过程，实时性会有所提升。

附图说明

图1是本发明交流异步电动机的控制方法的方法流程图。

图2是本发明测量动态励磁电感的交流异步电动机等效电路图。

图3是本发明交流异步电动机的控制方法中的测量方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了一种交流异步电动机的控制方法，包括步骤S1。在步骤S1中，调用查询模块，获取交流异步电动机的励磁电感与励磁电流的一一对应关系。

作为交流异步电动机的控制方法的进一步改进，该交流异步电动机的控制方法还包括步骤S2。在步骤S2中，根据交流异步电动机的励磁电感与励磁电流的一一对应关系，对交流异步电动机进行控制。

在所述步骤S1中，所述查询模块中存储有表格，所述表格中存储有交流异步电动机的励磁电感与励磁电流的一一对应关系。

本发明通过交流异步电动机控制系统来实现矢量控制和交流异步电动机参数的测量，更为具体的是：交流异步电动机控制系统采用TI公司的TMS28335DSP数字信号处理器来实现矢量控制和交流异步电动机参数的测量。

在交流异步电动机控制系统中，交流异步电动机位置角度和转子速度信号通过旋转变压器测得，交流异步电动机的电流通过霍尔传感器来检测，母线的电压检测和电流检测是分别通过电阻采样和霍尔传感器来实现。

如图2所示，是本发明测量动态励磁电感的交流异步电动机等效电路图。交流异步电动机空载时，转子转速近似等于交流异步电动机的同步角速度，因此转差率近似为0，转子侧等效电路可认为断路。

采用矢量控制策略按转子磁链定向的交流异步电动机稳态数学模型为：

$V_{\mathrm{ds}}=R_s{i}_{\mathrm{ds}}+\mathrm{\σ}{L}_s\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{ds}}}{\mathrm{dt}}-\mathrm{\σ}{\mathrm{\ω}}_e{L}_s{i}_{\mathrm{qs}}---\left(1\right)$

$V_{\mathrm{qs}}=R_s{i}_{\mathrm{qs}}+\mathrm{\σ}{L}_s\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{qs}}}{\mathrm{dt}}+{\mathrm{\ω}}_e{L}_s{i}_{\mathrm{ds}}---\left(2\right)$

交流异步电动机空载时，转差为零。

${\mathrm{\ω}}_{\mathrm{slip}}={\mathrm{\ω}}_e-\mathrm{\ω}=\frac{L_m{i}_{\mathrm{qs}}}{{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{dr}}}\frac{R_r}{L_r}=0\⇒i_{\mathrm{qs}}=0---\left(3\right)$

当交流异步电动机达到稳态时，励磁电流i_d3近似直流，因此

$\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{ds}}}{\mathrm{dt}}=0---\left(4\right)$

将(1)式平方加(2)式平方得

$L_s=\sqrt{{V_{\mathrm{ds}}}^2+{V_{\mathrm{qs}}}^2-{\left(R_s{i}_{\mathrm{ds}}\right)}^2}/\left({\mathrm{\ω}}_e{i}_{\mathrm{ds}}\right)---\left(5\right)$

L_m=L_m+L_os           (6)

由于漏感通常比互感小很多，可以忽略漏感的动态变化，漏感取传统堵转实验测得的漏感值。所以

$L_m=\sqrt{{V_{\mathrm{ds}}}^2+{V_{\mathrm{qs}}}^2-{\left(R_s{i}_{\mathrm{ds}}\right)}^2}/\left({\mathrm{\ω}}_e{i}_{\mathrm{ds}}\right)-L_{\mathrm{os}}---\left(7\right)$

公式（1）至公式（7）中的符号含义说明如下：

V_ds:定子在同步旋转坐标系中d轴电压分量；

V_ds：定子在同步旋转坐标系中q轴电压分量；

i_ds：定子在同步旋转坐标系中d轴电流分量，即励磁电流；

i_qs：定子在同步旋转坐标系中q轴电流分量，即转矩电流；

L_s：定子等效两相绕的自感；

L_r：转子等效两相绕的自感；

L_m：定子与转子同轴等效绕组间的互感；

L_os：定子漏感；

σ：电机漏磁系数，

R_s：定子绕组电阻；

R_r：转子绕组电阻；

w^- _e：同步角速度；

w^-：电机转速；

w_silp:转差角频率。

在所述步骤S1中的交流异步电动机的励磁电感与励磁电流的一一对应关系通过测量方法得到，所述测量方法包括步骤Q1至步骤Q4。

如图3所示，在步骤Q1中，用测功机拖动交流异步电动机，交流异步电动机控制模式置为零扭矩模式；相当于交流异步电动机不输出扭矩，等同于空载。在步骤Q2中，通过测功机拖动交流异步电动机达到预设转速，记录下该转速作为交流异步电动机的同步转速ω_e。在步骤Q3中，通过上位机发送不同的励磁电流值i_ds至交流异步电动机控制系统，待交流异步电动机控制系统稳定后，从交流异步电动机控制系统的寄存器中读出此时交流异步电动机相电压的幅值的平方、也即在步骤Q4中，将步骤Q3中的励磁电流值和交流异步电动机相电压的幅值的平方代入公式七中，得到不同励磁电流i_ds下、励磁电感的值，从而建立励磁电感与励磁电流的一一对应关系。

所述测功机为电机台架的测功机。

由于励磁电感的准确性直接关系到磁链估算的大小，对磁场控制精度影响很大。因此，本发明建立起励磁电感与励磁电流严格的一一对应关系，较为准确全面地反应了当磁场变化时，励磁电感的变化情况，用较为简单的数据对应关系描述复杂的非线性关系；并且本发明将励磁电感动态变化的真实值测量出来，将励磁电感与励磁电流的一一对应关系做成表格存储于查询模块中，通过调用查询模块即可获得励磁电感与励磁电流的一一对应关系，避免了使用复杂算法运算的过程，实时性会有所提升。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种交流异步电动机的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

A.调用查询模块，获取交流异步电动机的励磁电感与励磁电流的一一对应关系。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，该交流异步电动机的控制方法还包括步骤：

B.根据交流异步电动机的励磁电感与励磁电流的一一对应关系，对交流异步电动机进行控制。

3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤A中，所述查询模块中存储有表格，所述表格中存储有交流异步电动机的励磁电感与励磁电流的一一对应关系。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤A中的交流异步电动机的励磁电感与励磁电流的一一对应关系通过测量方法得到，所述测量方法包括如下步骤：

A1.用测功机拖动交流异步电动机，交流异步电动机控制模式置为零扭矩模式；

A2.通过测功机拖动交流异步电动机达到预设转速，记录下该转速作为交流异步电动机的同步转速；

A3.通过上位机发送不同的励磁电流值至交流异步电动机控制系统，待交流异步电动机控制系统稳定后，从交流异步电动机控制系统的寄存器中读出此时交流异步电动机相电压的幅值的平方；

A4.将步骤A3中的励磁电流值和交流异步电动机相电压的幅值的平方代入公式七中，得到不同励磁电流下、励磁电感的值，从而建立励磁电感与励磁电流的一一对应关系；

公式七为： $L_m=\sqrt{{V_{\mathrm{ds}}}^2+{V_{\mathrm{qs}}}^2-{\left(R_s{i}_{\mathrm{ds}}\right)}^2}/\left({\mathrm{\ω}}_e{i}_{\mathrm{ds}}\right)-L_{\mathrm{os}}.$

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：所述测功机为电机台架的测功机。

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