CN105932924B - 异步电机转子电角速度观测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异步电机转子电角速度观测方法。通过定义中间电流向量i_m对异步电机Γ型等效电路进行简化，建立该中间电流向量i_m的状态方程；再构建关于该中间电流向量i_m的滑模观测器,观测得到等效滑模控制量U_eq并作为参考模型，建立等效滑模控制量U_eq的状态方程，并以此为可调模型，通过模型参考自适应方法获得转子电角速度观测值同时，将等效滑模控制量U_eq获取的转子电角速度前馈值融合到转子电角速度观测值中得到转子电角速度最终观测值既提升了模型参考自适应方法的收敛速度和动态性能，又克服了直接计算方法参数鲁棒性的不足。研究表明，本发明所提出的异步电机转子电角速度观测方法具有较好的稳态、动态性能和较强的参数鲁棒性。

Description

异步电机转子电角速度观测方法

技术领域

本发明涉及一种异步电机转子电角速度观测方法，具体地说是一种基于滑模观测器和模型参考自适应的异步电机转子电角速度观测方法。

背景技术

异步电机具有结构简单、免维护、稳定性好等优点,在工业领域有着广泛的应用。转子电角速度是异步电机矢量控制的必备信息，利用旋转编码器获得转子电角速度不仅增加了成本，而且复杂的硬件结构降低了系统可靠性。人们通常希望只通过变频器上易测得的电流，电压信号数据，实时观测转子电角速度，实现无速度传感器控制。

近年来，国内外学者提出了多种基于数学模型的无速度传感器控制方法。根据直接计算法获得转子电角速度，实现简单，但对电机参数变化的鲁棒性差。通过扩展卡尔曼滤波器法获得转子电角速度，观测性能较好，但计算复杂，对处理器等硬件要求高。人工智能的方法受限于硬件，目前还没有实用化。运用模型参考自适应的方法，算法简单，稳态精度好，但其动态性能及收敛速度有待改进。自Utkin将滑模控制用于电机驱动以来，滑模观测器以其设计简单、鲁棒性好等优点，受到了广泛的关注。此外，将滑模控制和其他控制方法结合，可以演化出很多不同的结构，观测性能得到进一步提升。

如今，科研工作者已有将滑模控制和其他控制方法结合的实例，如发明专利《异步电机转子磁链观测与转速辨识方法》(公开号CN 102931906A)通过极致扭曲理论构建滑模观测器作为模型参考自适应系统的参考值，由转子磁链电流模型求得转子磁链作为可调值，构成基于转子磁链的模型参考自适应系统，通过自适应率来观测异步电机转子电角速度。该方法需要观测转子磁链，且设计复杂，不利于工程应用。2014年IEEE文献“Sensorlesssliding-mode rotor speed observer of induction machines based on magnetizingcurrent estimation”，Vieira R P,Gastaldini C C,Azzolin R Z,et al,《IEEETransactions on Industrial Electronics》,2014,61(3),1444–1453(“基于励磁电流估计的异步电机无速度滑模转速观测器”,《IEEE学报-工业电子期刊》，2014年第61卷第三期1444～1453页)以励磁电流为状态变量，设计了滑模观测器，并通过对其等效滑模控制量的准观测器设计，观测异步电机转子电角速度。该方法结构简单，但其观测精度，尤其是低速情况下的转子电角速度观测精度不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有转子电角速度观测技术中存在的收敛速度慢、动态性能差、参数鲁棒性差、观测精度不佳、工程上不易实现问题，提出一种异步电机转子电角速度观测方法，以提高对转子电角速度的观测性能。

本发明的目的是这样实现的。本发明提供了一种异步电机转子电角速度观测方法，具体的说，是一种基于滑模观测器和模型参考自适应的异步电机转子电角速度观测方法，包括如下步骤：

步骤1，采集异步电机在静止αβ坐标系中的定子电压向量v_s在α轴的分量v_sα，定子电压向量v_s在β轴的分量v_sβ，定子电流向量i_s在α轴的分量i_sα，定子电流向量i_s在β轴的分量i_sβ；

步骤2，根据Γ型等效电路获得中间电流向量i_m在静止αβ坐标系的表达式为：

在公式(1)中，i_mα为中间电流向量i_m在α轴的分量，i_mβ为中间电流向量i_m在β轴的分量，R_s为定子电阻，L_s为定子电感，σ为定子漏磁系数，L_m为励磁电感,L_r为转子电感；

步骤3，根据异步电机的电压和磁链方程，建立中间电流向量i_m在静止αβ坐标系的状态方程，其表达式为：

在公式(2)中，ω_r为转子电角速度，为i_mα的微分，为i_mβ的微分，τ_r为转子时间常数，其中R_r为转子电阻；

步骤4，根据公式(2)构建滑模观测器，得中间电流向量观测值在静止αβ坐标系的状态方程，其表达式为：

在公式(3)中，为中间电流向量观测值在α轴的分量，为中间电流向量观测值在β轴的分量，为的微分，为的微分，U_α是滑模控制函数U在α轴的分量，U_β是滑模控制函数U在β轴的分量；

步骤5，滑模运动发生后，将滑模控制函数U经过低通滤波得到等效滑模控制量U_eq，等效滑模控制量U_eq在静止αβ坐标系的表达式为；

在公式(4)中，U_eqα为等效滑模控制量U_eq在α轴的分量，U_eqβ为等效滑模控制量U_eq在β轴的分量；

步骤6，根据公式(4)，等效滑模控制量U_eq中含有转子电角速度ω_r，令转子电角速度前馈值的表达式为：

步骤7，令转子电角速度的微分建立等效滑模控制量U_eq在静止αβ坐标系的状态方程，其表达式为：

在公式(6)中，为U_eqα的微分，为U_eqβ的微分；

步骤8，以公式(4)为参考模型，公式(6)为可调模型，建立模型参考自适应观测器，其表达式为：

在公式(7)中，为转子电角速度观测值，其表达式为：

在公式(7)和(8)中，为等效滑模控制量观测值在α轴的分量，为等效滑模控制量观测值在β轴的分量，为的微分，为的微分,K_p为比例系数，且满足K_p＞0,K_i为积分系数，且满足为积分运算符号，e_α为等效滑模控制量观测误差e在α轴的分量，e_β为等效滑模控制量观测误差e在β轴的分量，其中

步骤9，将转子电角速度前馈值与转子电角速度观测值相加作为转子电角速度最终观测值公式如下。

优选的，步骤1中所述的异步电机在静止αβ坐标系的定子电压向量v_s在α轴的分量v_sα，定子电压向量v_s在β轴的分量v_sβ的采集方式包括以下两种：

第一种，采样得到实时异步电机A、B间线电压U_AB和C、B间线电压U_CB，经过公式(10)的坐标变换获得定子电压向量v_s在α轴的分量v_sα，定子电压向量v_s在β轴的分量v_sβ；

第二种，直接采用电机控制器运算单元计算出逆变器调制信号v_s′，并用该逆变器调制信号v_s′代替定子电压向量v_s，获得定子电压向量v_s在α轴的分量v_sα，定子电压向量v_s在β轴的分量v_sβ。

优选的，步骤1中所述的异步电机在静止αβ坐标系定子电流向量i_s在α轴的分量i_sα，定子电流向量i_s在β轴的分量i_sβ的采集步骤如下：

1)采样得到实时异步电机定子A相电流i_A、定子B相电流i_B、定子C相电流i_C；

2)利用公式(11)的坐标变换获得异步电机在静止αβ坐标系定子电流向量i_s在α轴的分量i_sα，定子电流向量i_s在β轴的分量i_sβ。

优选的，步骤2中所述的Γ型等效电路中间电流向量i_m在静止αβ坐标系的表达式的获得步骤如下：

1)在异步电机的Γ型等效电路中，励磁电流向量i_M的表达式为：

2)定义中间电流向量i_m为：

i_m＝i_M-σi_s (13)

3)将公式(13)代入公式(12)，得到中间电流向量i_m在静止αβ坐标系的表达式。

优选的，步骤3中所述的中间电流向量i_m在静止αβ坐标系的状态方程的获得步骤如下：

1)在静止αβ坐标系，异步电机的电压和磁链方程的表达式为：

在公式(14)中，i_r为转子电流向量，为定子磁链向量，为转子磁链向量，为的微分，为的微分，j为虚部单位；

2)由公式(14)得出励磁电流向量i_M的微分的表达式为：

在公式(15)中，为定子电流向量i_s的微分；

3)定义中间电流向量i_m为：

i_m＝i_M-σi_s (16)

4)将公式(16)代入公式(15)，得出中间电流向量i_m在静止αβ坐标系的状态方程。

优选的，步骤5中所述的等效滑模控制量U_eq在静止αβ坐标系的方程的获得步骤如下：

1)定义滑模面在静止αβ坐标系的表达式为：

在公式(17)中，为滑模面在α轴的分量，为滑模面在β轴的分量；

2)设计滑模控制函数U在静止αβ坐标系的表达式为：

在公式(18)中，U₀为滑模控制函数增益，U₀＞0，sign为符号函数；

3)设当滑模控制函数增益U₀足够大时，滑模面收敛并得到：

在公式(19)中，为的微分，为的微分；

4)用公式(3)减去公式(2)得

将滑模控制函数U经过低通滤波得到等效滑模控制量U_eq，将公式(19)代入(20)，等效滑模控制量U_eq在静止αβ坐标系的表达式为。

优选的，步骤8中所述的转子电角速度观测值的获得步骤如下：

1)将公式(6)减去公式(7)得：

在公式(21)中，为e_α的微分，为e_β的微分，为转子电角速度观测误差，

2)将公式(21)表示成如下向量形式：

其中为e的微分，J为反对称矩阵，

3)由Popov超稳定理论，得到转子电角速度观测值的表达式为：

在公式(23)中，e^T为e的转置，在静止αβ坐标系将公式(23)写成分量形式，得出转子电角速度观测值的表达式。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、与直接计算得到转子电角速度的方法相比，本发明对转子电阻这一参数具有较好的鲁棒性。

2、与一般的模型参考自适应观测转子电角速度的方法相比，本发明的收敛速度和动态性能有改善。

3、与极致扭曲理论构建滑模观测器和模型参考自适应结合观测转子电角速度的方法相比，本方法设计简单，无需转子磁链的计算。

4、与滑模观测器和准观测器结合观测转子电角速度的方法相比，本发明有着更好的低速性能和观测精度。

附图说明

图1为本发明选取的静止ABC坐标系和静止αβ坐标系。

图2为本发明中的Γ型等效电路。

图3为本发明中模型参考自适应转子电角速度观测器结构图。

图4为本发明实施例转子电角速度阶跃响应的闭环实验波形图。

图5为本发明实施例低速时转子电角速度开环响应的实验波形图。

图6为本发明实施例低速时转子电角速度闭环响应的实验波形图。

图7为本发明实施例转子电阻变化对系统性能的实验波形图。

具体实施方案

下面结合附图和实施例对本发明做进一步阐述。

信号采集部分，定子电压向量v_s在α轴的分量v_sα，定子电压向量v_s在β轴的分量v_sβ，定子电流向量i_s在α轴的分量i_sα，定子电流向量i_s在β轴的分量i_sβ是通过采样A、B间线电压U_AB，C、B间线电压U_CB，定子A相电流i_A，定子B相电流i_B，定子C相电流i_C，并经过三相静止ABC坐标系到两相静止αβ坐标系变换获得，如图1所示，其中O为坐标原点。

本实施例中的一种异步电机转子电角速度观测方法，包括如下步骤：

步骤1，采集异步电机在静止αβ坐标系的定子电压向量v_s在α轴的分量v_sα，定子电压向量v_s在β轴的分量v_sβ，定子电流向量i_s在α轴的分量i_sα，定子电流向量i_s在β轴的分量i_sβ。

所述的异步电机在静止αβ坐标系的定子电压向量v_s在α轴的分量v_sα，定子电压向量v_s在β轴的分量v_sβ的采集方式包括以下两种：

第一种，采样得到实时异步电机A、B间线电压U_AB和C、B间线电压U_CB，经过公式(10)的坐标变换获得定子电压向量v_s在α轴的分量v_sα，定子电压向量v_s在β轴的分量v_sβ；

在过程中，首先利用霍尔电压传感器采样定子A、B间的电压和定子C、B间的电压，然后输入带有低通滤波器功能的采样调理电路，实现电压信号的采样，得到实时A、B间线电压U_AB和C、B间线电压U_CB；在数字信号处理芯片中通过编程对获得的实时异步电机A、B间线电压U_AB和C、B间线电压U_CB进行如式(10)所示的坐标变换，获得定子电压向量v_s在α轴的分量v_sα，定子电压向量v_s在β轴的分量v_sβ。

第二种，直接采用电机控制器运算单元计算出逆变器调制信号v_s′，并用该逆变器调制信号v_s′代替定子电压向量v_s，获得定子电压向量v_s在α轴的分量v_sα，定子电压向量v_s在β轴的分量v_sβ。

所述的异步电机在静止αβ坐标系定子电流向量i_s在α轴的分量i_sα，定子电流向量i_s在β轴的分量i_sβ的采集步骤如下：

1)采样得到实时异步电机定子A相电流i_A、定子B相电流i_B、定子C相电流i_C；

2)利用公式(11)的坐标变换获得异步电机在静止αβ坐标系定子电流向量i_s在α轴的分量i_sα，定子电流向量i_s在β轴的分量i_sβ。

步骤2，根据Γ型等效电路获得中间电流向量i_m在静止αβ坐标系的表达式为：

在公式(1)中，i_mα为中间电流向量i_m在α轴的分量，i_mβ为中间电流向量i_m在β轴的分量，R_s为定子电阻，L_s为定子电感，σ为定子漏磁系数，L_m为励磁电感,L_r为转子电感。

具体的，公式(1)的推导过程如下。

1)如图2所示，在异步电机的Γ型等效电路中，e_M为反电动势，其表达式为e_M＝v_s-R_si_s，得励磁电流向量i_M的表达式为：

2)定义中间电流向量i_m为：

i_m＝i_M-σi_s (13)

3)将公式(13)代入公式(12)，得到中间电流向量i_m在静止αβ坐标系的表达式。

步骤3，根据异步电机的电压和磁链方程，建立中间电流向量i_m在静止αβ坐标系的状态方程，其表达式为：

在公式(2)中，ω_r为转子电角速度，为i_mα的微分，为i_mβ的微分，τ_r为转子时间常数，其中R_r为转子电阻。

具体的，公式(2)的推导过程如下。

1)在静止αβ坐标系，异步电机的电压和磁链方程的表达式为：

在公式(14)中，i_r为转子电流向量，为定子磁链向量，为转子磁链向量，为的微分，为的微分，j为虚部单位；

2)由公式(14)得出励磁电流向量i_M的微分的表达式为：

在公式(15)中，为定子电流向量i_s的微分；

3)定义中间电流向量i_m为：

i_m＝i_M-σi_s (16)

4)将公式(16)代入公式(15)，得出中间电流向量i_m在静止αβ坐标系的状态方程。

步骤4，根据公式(2)构建滑模观测器，得中间电流向量观测值在静止αβ坐标系的状态方程，其表达式为：

在公式(3)中，为中间电流向量观测值在α轴的分量，为中间电流向量观测值在β轴的分量，为的微分，为的微分，U_α是滑模控制函数U在α轴的分量，U_β是滑模控制函数U在β轴的分量。

步骤5，滑模运动发生后，将滑模控制函数U经过低通滤波得到等效滑模控制量U_eq，等效滑模控制量U_eq在静止αβ坐标系的表达式为：

在公式(4)中，U_eqα为等效滑模控制量U_eq在α轴的分量，U_eqβ为等效滑模控制量U_eq在β轴的分量。

具体的，公式(4)的推导过程如下。

1)定义滑模面在静止αβ坐标系的表达式为：

在公式(17)中，为滑模面在α轴的分量，为滑模面在β轴的分量；

2)设计滑模控制函数U在静止αβ坐标系的表达式为：

在公式(18)中，U₀为滑模控制函数增益，U₀＞0，sign为符号函数；

3)根据李雅普诺夫理论，当滑模控制函数增益U₀足够大时，滑模面收敛并得到：

在公式(19)中，为的微分，为的微分；

4)用公式(3)减去公式(2)得

将滑模控制函数U经过低通滤波得到等效滑模控制量U_eq，将公式(19)代入(20)，等效滑模控制量U_eq在静止αβ坐标系的表达式为。

步骤6，根据公式(4)，等效滑模控制量U_eq中含有转子电角速度，令转子电角速度前馈值的表达式为：

步骤7，令转子电角速度的微分建立等效滑模控制量U_eq在静止αβ坐标系的状态方程，其表达式为：

在公式(6)中，为U_eqα的微分，为U_eqβ的微分。

步骤8，以公式(4)为参考模型，公式(6)为可调模型，建立模型参考自适应观测器，其表达式为：

在公式(7)中，为转子电角速度观测值，其表达式为：

在公式(7)和(8)中，为等效滑模控制量观测值在α轴的分量，为等效滑模控制量观测值在β轴的分量，为的微分，为的微分，K_p为比例系数，且满足K_p＞0，K_i为积分系数，且满足K_i＞0，为积分运算符号，e_α为等效滑模控制量观测误差e在α轴的分量，e_β为等效滑模控制量观测误差e在β轴的分量，其中

具体的，公式(8)的推导过程如下。

1)将公式(6)减去公式(7)得：

在公式(21)中，为e_α的微分，为e_β的微分，为转子电角速度观测误差，

2)将公式(21)表示成如下向量形式：

其中为e的微分，J为反对称矩阵，

3)由Popov超稳定理论，得到转子电角速度观测值的表达式为：

在公式(23)中，e^T为e的转置，在静止αβ坐标系将公式(23)写成分量形式，得出转子电角速度观测值的表达式

本发明中，模型参考自适应转子电角速度观测器结构图如图3所示。

步骤9，将转子电角速度前馈值与转子电角速度观测值相加作为转子电角速度最终观测值

在本实施例中，实验电机参数：额定功率p_N＝15kW,额定电压U_N＝180V,转子电阻R_r＝0.0122Ω，定子电阻R_s＝0.027Ω，励磁电感L_m＝0.00218Η，转子电感L_r＝0.002271Η，定子电感L_s＝0.002271Η，极对数p＝2,额定频率f_N＝120HZ，观测器中参数的给定值：比例系数K_p＝0.0000005积分系数K_i＝0.000002，U₀＝30000。

图4到图7为本发明转子电角速度观测方法在异步电机无速度传感器控制中的性能表现。

图4(1)为转子电角速度ω_r由25HZ阶跃至35HZ的闭环实验波形。其中a为转子电角速度最终观测值的实验波形。b为等效滑模控制量观测值在α轴的分量的实验波形，c为等效滑模控制量U_eq在α轴的分量U_eqα的实验波形。

图4(2)为转子电角速度ω_r由25HZ阶跃至35HZ的闭环实验波形。其中a为转子电角速度观测值的实验波形。b为等效滑模控制量观测值在α轴的分量的实验波形，c为等效滑模控制量U_eq在α轴的分量U_eqα的实验波形。由图4可以发现，在有转子电角速度前馈值情况下，系统动态性能有所提升。

图5为转子电角速度ω_r由5HZ阶跃至10HZ的开环实验波形。其中a为转子电角速度最终观测值的实验波形。d为转子电角速度ω_r的实验波形。从图5可以发现，即便在较低的转子电角速度运行条件下，本发明方法依然保持着较好的转子电角速度观测精度和较快的动态响应速度。

图6为转子电角速度ω_r由0HZ阶跃至15HZ，再阶跃至25HZ的闭环实验波形。其中a为转子电角速度最终观测值的实验波形。d为转子电角速度ω_r的实验波形。可以看出转子电角速度最终观测值能够很好的跟踪转子电角速度ω_r，表明低速下系统控制性能良好。

图7转子电阻R_r变化50％，转子电角速度ω_r由15HZ阶跃至25HZ的闭环实验波形。h为观测器中转子电阻R_r变化50％的实验波形，d为转子电角速度ω_r的实验波形，a为转子电角速度最终观测值的实验波形。可以发现转子电阻R_r的变化对本发明的转子电角速度观测结果基本无影响。

Claims (7)

1.一种异步电机转子电角速度观测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，采集异步电机在静止αβ坐标系中的定子电压向量v_s在α轴的分量v_sα，定子电压向量v_s在β轴的分量v_sβ，定子电流向量i_s在α轴的分量i_sα，定子电流向量i_s在β轴的分量i_sβ；

步骤2，根据Γ型等效电路获得中间电流向量i_m在静止αβ坐标系的表达式为：

在公式(1)中，i_mα为中间电流向量i_m在α轴的分量，i_mβ为中间电流向量i_m在β轴的分量，R_s为定子电阻，L_s为定子电感，σ为定子漏磁系数，L_m为励磁电感，L_r为转子电感；

步骤3，根据异步电机的电压和磁链方程，建立中间电流向量i_m在静止αβ坐标系的状态方程，其表达式为：

在公式(2)中，ω_r为转子电角速度，为i_mα的微分，为i_mβ的微分，τ_r为转子时间常数，其中R_r为转子电阻；

步骤4，根据公式(2)构建滑模观测器，得中间电流向量观测值在静止αβ坐标系的状态方程，其表达式为：

在公式(3)中，为中间电流向量观测值在α轴的分量，为中间电流向量观测值在β轴的分量，为的微分，为的微分，U_α是滑模控制函数U在α轴的分量，U_β是滑模控制函数U在β轴的分量；

步骤5，滑模运动发生后，将滑模控制函数U经过低通滤波得到等效滑模控制量U_eq，等效滑模控制量U_eq在静止αβ坐标系的表达式为：

在公式(4)中，U_eqα为等效滑模控制量U_eq在α轴的分量，U_eqβ为等效滑模控制量U_eq在β轴的分量；

步骤6，根据公式(4)，等效滑模控制量U_eq中含有转子电角速度ω_r，令转子电角速度前馈值的表达式为：

步骤7，令转子电角速度的微分建立等效滑模控制量U_eq在静止αβ坐标系的状态方程，其表达式为：

在公式(6)中，为U_eqα的微分，为U_eqβ的微分；

步骤8，以公式(4)为参考模型，公式(6)为可调模型，建立模型参考自适应观测器，其表达式为：

在公式(7)中，为转子电角速度观测值，其表达式为：

在公式(7)和(8)中，为等效滑模控制量观测值在α轴的分量，为等效滑模控制量观测值在β轴的分量，为的微分，为的微分,K_p为比例系数，且满足K_p＞0,K_i为积分系数，且满足K_i＞0,为积分运算符号，e_α为等效滑模控制量观测误差e在α轴的分量，e_β为等效滑模控制量观测误差e在β轴的分量，其中

步骤9，将转子电角速度前馈值与转子电角速度观测值相加作为转子电角速度最终观测值公式如下：

2.根据权利要求1所述的一种异步电机转子电角速度观测方法，其特征在于，步骤1中所述的异步电机在静止αβ坐标系的定子电压向量v_s在α轴的分量v_sα，定子电压向量v_s在β轴的分量v_sβ的采集方式包括以下两种：

第一种，采样得到实时异步电机A、B间线电压U_AB和C、B间线电压U_CB，经过公式(10)的坐标变换获得定子电压向量v_s在α轴的分量v_sα，定子电压向量v_s在β轴的分量v_sβ；

第二种，直接采用电机控制器运算单元计算出逆变器调制信号v_s′，并用该逆变器调制信号v_s′代替定子电压向量v_s，获得定子电压向量v_s在α轴的分量v_sα，定子电压向量v_s在β轴的分量v_sβ。

3.根据权利要求1所述的一种异步电机转子电角速度观测方法，其特征在于，步骤1中所述的异步电机在静止αβ坐标系定子电流向量i_s在α轴的分量i_sα，定子电流向量i_s在β轴的分量i_sβ的采集步骤如下：

1)采样得到实时异步电机定子A相电流i_A、定子B相电流i_B、定子C相电流i_C；

2)利用公式(11)的坐标变换获得异步电机在静止αβ坐标系定子电流向量i_s在α轴的分量i_sα，定子电流向量i_s在β轴的分量i_sβ，

4.根据权利要求1所述的一种异步电机转子电角速度观测方法，其特征在于，步骤2中所述的Γ型等效电路中间电流向量i_m在静止αβ坐标系的表达式的获得步骤如下：

1)在异步电机的Γ型等效电路中，励磁电流向量i_M的表达式为：

2)定义中间电流向量i_m为：

i_m＝i_M-σi_s (13)

3)将公式(13)代入公式(12)，得到中间电流向量i_m在静止αβ坐标系的表达式：

5.根据权利要求1所述的一种异步电机转子电角速度观测方法，其特征在于，步骤3中所述的中间电流向量i_m在静止αβ坐标系的状态方程的获得步骤如下：

1)在静止αβ坐标系，异步电机的电压和磁链方程的表达式为：

在公式(14)中，i_r为转子电流向量，为定子磁链向量，为转子磁链向量，为的微分，为的微分，j为虚部单位；

2)由公式(14)得出励磁电流向量i_M的微分的表达式为：

在公式(15)中，为定子电流向量i_s的微分；

3)定义中间电流向量i_m为：

i_m＝i_M-σi_s (16)

4)将公式(16)代入公式(15)，得出中间电流向量i_m在静止αβ坐标系的状态方程：

6.根据权利要求1所述的一种异步电机转子电角速度观测方法，其特征在于，步骤5中所述的等效滑模控制量U_eq在静止αβ坐标系的方程的获得步骤如下：

1)定义滑模面在静止αβ坐标系的表达式为：

在公式(17)中，为滑模面在α轴的分量，为滑模面在β轴的分量；

2)设计滑模控制函数U在静止αβ坐标系的表达式为：

在公式(18)中，U₀为滑模控制函数增益，U₀＞0，sign为符号函数；

3)设当滑模控制函数增益U₀足够大时，滑模面收敛并得到：

在公式(19)中，为的微分，为的微分；

4)用公式(3)减去公式(2)得

将滑模控制函数U经过低通滤波得到等效滑模控制量U_eq，将公式(19)代入(20)，等效滑模控制量U_eq在静止αβ坐标系的表达式为

7.根据权利要求1所述的一种异步电机转子电角速度观测方法，其特征在于，步骤8中所述的转子电角速度观测值的获得步骤如下：

1)将公式(6)减去公式(7)得：

在公式(21)中，为e_α的微分，为e_β的微分，为转子电角速度观测误差，

2)将公式(21)表示成如下向量形式：

其中为e的微分，J为反对称矩阵，

3)由Popov超稳定理论，得到转子电角速度观测值的表达式为：

在公式(23)中，e^T为e的转置，在静止αβ坐标系将公式(23)写成分量形式，得出转子电角速度观测值的表达式为：