CN111342719A - 一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法，通过根据电机参考转速，自适应平滑的调整参考磁链电流以及磁链观测器和转速观测器的注入电压大小，并对磁链观测器和转速观测器进行虚拟电压注入，使得本发明所提出的方法在保证无速度传感器控制系统驱动下的异步电机在中高转速运行时的转速控制精度的同时，还保证了电机在低同步转速甚至零同步转速运行时，长时间稳定输出200％的额定转矩，且能够实现平滑切换，从而使得电机在全速度转速范围下能够精确的控制转速，稳定运行；并且本发明所提出的方法可以以任意一种基于电机模型构建的电机磁链观测器和转速观测器为基础进行操作，适用范围较广。

Description

一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法

技术领域

本发明属于异步电机无速度传感器控制领域，更具体地，涉及一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法。

背景技术

感应电机(包括单相、三相和多相感应电机)及其驱动变频器(包括低压、中压和高压变频器)作为装备制造业的重要组成部分，被广泛应用于国民经济的各行各业。感应电机可靠性高是其应用广泛的主要原因，因此在多数感应电机应用领域，都会摒弃价格昂贵、可靠性差的编码器、旋转变压器等速度传感器，采用无速度传感器驱动技术，所以研究一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法具有重要意义。

感应电机在零同步转速下的转子转速具有不可观测性。目前，在不对电机进行信号注入的情况下，无法实现感应电机无速度传感器驱动系统在零同步转速下的带载稳定运行。这个不稳定问题导致感应电机无速度传感器驱动系统至今无法应用在起重等具有重力负载或发电运行工况的工业领域，而在这些领域中当转速传感器长时间工作在震动、潮湿以及沙尘环境下，其故障率较高，生产效率受到影响。

常规的不采用虚拟电压注入技术的无速度传感器驱动技术，在中、高速情况下，能够满足转速控制精度以及带负载能力，但是当转速逐渐下降时，尤其是进入低速发电模式时，会不稳定。为了解决以上问题，现有的无速度传感器驱动的异步电机控制方法采用固定系数的虚拟电压注入技术在低速发电模式和零电流频率下能实现稳定控制，可以解决异步电机零频不可观问题，实现电机零频稳定；但在由于观测器输入电压与电机的实际电压不同，导致电机在中高转速时转子转速控制精度不足，并且该方法在低速带载时需要更大的磁链电流，损耗较大。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法，其目的在于解决现有技术由于观测器输入电压与电机的实际电压不同而导致的无法实现电机在全速度转速范围下稳定运行的同时，满足转速的控制精度的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法，包括以下步骤：

S1、根据电机参考转速，自适应的调整磁链观测器和转速观测器的注入电压大小；

S2、基于所得注入电压，在磁链观测器和转速观测器中进行虚拟电压注入，得到电机估计转速和电机转子磁链角度；

S3、根据电机参考转速和电机估计转速，通过比例积分控制得到参考转矩电流；

S4、根据电机参考转速，自适应的调整参考磁链电流的大小；

S5、根据所得电机转子磁链角度、参考转矩电流、参考磁链电流、对电机进行电流控制；

S6、重复步骤S2-S5进行迭代，对电机进行转矩控制和转速控制；

其中，所述磁链观测器和转速观测器为基于电机模型构建的磁链观测器和转速观测器。

进一步优选地，步骤S1包括：根据电机参考转速，调整α轴和β轴下磁链观测器和转速观测器的注入电压u_{sα_inj}和u_{sβ_inj}，使磁链观测器和转速观测器的注入电压，在任何转子转速下，与当前静止坐标下α轴和β轴的两相参考电压

和

满足以下关系：

其中，k为注入电压系数，k大于等于1；根据电机参考转速自适应调整k的取值；根据注入电压系数k和当前静止坐标下的两相参考电压，即可得到磁链观测器和转速观测器的注入电压。

进一步优选地，磁链观测器和转速观测器的注入电压系数k为：

其中，k₀为磁链观测器和转速观测器的初始注入电压系数，ω′_r0为预设第一参考转速阈值，

为电机参考转速，ω′_r1为预设第二参考转速阈值，ω′_r1＞ω′_r0＞0。

进一步优选地，上述磁链观测器和转速观测器的初始注入电压系数为：

其中，p为调整常数，p大于0，R_r为异步电机转子电阻，L_m为异步电机互感，L_r为异步电机转子侧电感。

进一步优选地，本发明所提供的无速度传感器驱动的异步电机控制方法，适用于所有基于电机模型构建的磁链观测器和转速观测器，包括：全阶磁链观测器、闭环磁链观测器、基于无功能量输入模型参考自适应系统的观测器和基于定子电流误差模型参考自适应系统的观测器。

进一步优选地，步骤S2包括以下步骤：

S21、通过电流传感器得到实际三相电流，并对实际三相电流进行坐标变换，得到当前静止坐标系下的两相电流；

S22、根据磁链观测器和转速观测器的注入电压和两相参考电压，以及所得静止坐标系下的两相电流，构建观测器数学模型，计算得到电机估计转速和电机转子磁链角度。

进一步优选地，步骤S4包括：根据电机参考转速，调整参考磁链电流

使其与电机额定电流I_N，在任何转子转速下满足以下关系：

其中，k_i为参考磁链电流与电机额定电流的比值；且根据电机参考转速自适应调整k_i的取值。

进一步优选地，参考磁链电流

与电机额定电流I_N的比值k_i为：

其中，k_i0为参考磁链电流与电机额定电流的初始比值，ω′_r0为预设第一参考转速阈值，

为电机参考转速，k_i1为预设参考磁链电流与电机额定电流的比值，ω′_r1为预设第二参考转速阈值，ω′_r1＞ω′_r0＞0。

进一步优选地，步骤S5包括以下步骤：

S51、根据电机转子磁链角度对所得静止坐标系下的两相电流进行坐标变换，得到实际磁链电流和实际转矩电流；

S52、通过对参考磁链电流和实际磁链电流进行PI调节，得到同步坐标系下的d轴电压；通过对参考转矩电流和实际转矩电流进行PI调节，得到同步坐标系下的q轴电压；

S53、根据电机转子磁链角度对d、q轴电压进行坐标变换，得到当前静止坐标下的两相参考电压；

S54、基于所得静止坐标下的两相参考电压，通过电压空间矢量脉宽调制对逆变器进行调节，得到电机输入电压；

S55、采用所得电机输入电压驱动电机，对电机进行控制。

第二方面，本发明提出了一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行本发明第一方面所提供的无速度传感器驱动的异步电机控制方法。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本发明所提供的一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法，通过根据电机参考转速，自适应平滑的调整参考磁链电流以及磁链观测器和转速观测器的注入电压大小，使得本发明所提出的方法在保证无速度传感器控制系统驱动下的异步电机在中高转速运行时的转速控制精度的同时，还保证了电机在低同步转速甚至零同步转速运行时，长时间稳定输出200％的额定转矩，且能够实现平滑切换，从而使得电机在全速度转速范围下能够精确的控制转速，稳定运行。

2、本发明所提供的一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法，适用于所有基于电机模型构建的磁链观测器和转速观测器，可以以任意一种基于电机模型构建的电机磁链观测器和转速观测器为基础对电机的转速和电机转子磁链角度进行估计，并以采用矢量控制法驱动异步电机正常运行，适用范围较广。

3、本发明所提供的一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法，电机的磁链电流随电机转速的增大而减小，电机处于中高速运行状态下的磁链电流比处于低速运行状态下的磁链电流低，由于电机损耗与电机磁链电流大小正相关，减小了定子绕组的铜耗，与现有技术相比，电机在中高速时电机磁链电流更小，电机的损耗也更小。

附图说明

图1是本发明所提供的一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法流程图；

图2是本发明所提供的异步电机无速度传感器矢量控制系统示意图；

图3是本发明实施例所提供的注入电压系数随电机参考转速变化的曲线图；

图4是本发明实施例所提供的对全阶磁链观测器进行虚拟电压注入的示意图；

图5是本发明实施例所提供的对闭环磁链观测器进行虚拟电压注入的示意图；

图6是本发明实施例所提供的对基于无功能量输入模型参考自适应系统的观测器进行虚拟电压注入的示意图；

图7是本发明实施例所提供的对基于定子电流误差模型参考自适应系统的观测器进行虚拟电压注入的示意图；

图8是本发明实施例所提供的参考磁链电流与电机额定电流的比值随电机参考转速变化的曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

为实现上述目的，本发明提供了一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、根据电机参考转速，自适应的调整磁链观测器和转速观测器的注入电压大小；

S2、基于所得注入电压，在磁链观测器和转速观测器中进行虚拟电压注入，得到电机估计转速和电机转子磁链角度；

S3、根据电机参考转速和电机估计转速，通过比例积分控制得到参考转矩电流；

S4、根据电机参考转速，自适应的调整参考磁链电流的大小；

S5、根据所得电机转子磁链角度、参考转矩电流、参考磁链电流、对电机进行电流控制；

S6、重复步骤S2-S5进行迭代，对电机进行转矩控制和转速控制；

其中，所述磁链观测器和转速观测器为基于电机模型构建的磁链观测器和转速观测器。

为了更详细的说明本发明所提出的无速度传感器驱动的异步电机控制方法，下面以如图2所示的异步电机无速度传感器矢量控制系统示意图为例进行说明，其中，硬件部分包括三相电压源型逆变器、异步电机以及电流传感器。其中，三相交流电源经过不控整流得到直流母线电压Udc，供给电压源型逆变器，并利用逆变器来控制异步电机进行转矩和转速的控制。软件控制部分包括：3相静止坐标/2相静止坐标变换模块，2相静止坐标/2相旋转坐标变换模块，电压空间矢量脉宽调制模块，第一电流PI调节模块，第二电流调节模块、转速PI调节模块，磁链电流调节模块，转速PI调节模块，磁链观测器和转速观测器模块和虚拟电压注入模块。

S1、根据电机参考转速

自适应的调整磁链观测器和转速观测器的注入电压大小；

具体的，根据电机参考转速，调整α轴和β轴下磁链观测器和转速观测器的注入电压u_{sα_inj}和u_{sβ_inj}，使磁链观测器和转速观测器的注入电压，在任何转子转速下，与当前静止坐标下α轴和β轴的两相参考电压

和

满足以下关系：

其中，k为注入电压系数，k大于等于1；根据电机参考转速自适应调整k的取值。根据注入电压系数k和当前静止坐标下的两相参考电压，即可得到磁链观测器和转速观测器的注入电压。

具体的，在本实施例中，磁链观测器和转速观测器的注入电压系数k为：

其中，k₀为磁链观测器和转速观测器的初始注入电压系数，ω′_r0为预设第一参考转速阈值，

为电机参考转速，ω′_r1为预设第二参考转速阈值，预设第一参考转速阈值ω′_r0和预设第二参考转速阈值ω′_r1可以根据实际情况进行调整，且ω′_r1＞ω′_r0＞0，本实施例中，预设第一参考转速阈值ω′_r0为电机额定转速的2％，预设第二参考转速阈值为电机额定转速的10％。

具体的，初始注入电压系数k₀为：

其中，p为调整常数，p大于0，R_r为异步电机转子电阻，L_m为异步电机互感，L_r为异步电机转子侧电感。

具体的，在本实施例中，注入电压系数k随电机参考转速变化的曲线图如图3所示，其中，横坐标为电机参考转速

纵坐标为磁链观测器和转速观测器的注入电压系数k。从图中可以看出，注入电压系数k随电机参考转速变化关于y轴对称；当电机参考转速绝对值大于等于预设第二参考转速阈值ω′_r1时，k值为1；当电机参考转速绝对值大于等于预设第一参考转速阈值ω′_r0时小于预设第二参考转速阈值ω′_r1时，k随电机参考转速绝对值的减小而增大；当电机参考转速绝对值小于预设第一参考转速阈值ω′_r0时，k为磁链观测器和转速观测器的初始注入电压系数k₀。本实施例中，在ω′_r0到ω′_r1范围内，电机参考转速用斜坡指令，使指令不发生突变，削弱振荡。

根据注入电压系数k和当前静止坐标下的两相参考电压，即可得到磁链观测器和转速观测器的注入电压。

S2、基于所得注入电压

在磁链观测器和转速观测器中进行虚拟电压注入，得到电机估计转速

和电机转子磁链角度

具体的，包括以下步骤：

S21、通过电流传感器得到实际三相电流，并对实际三相电流进行坐标变换，得到当前静止坐标系下的两相电流

具体的，采用电流传感器对异步电机进行电流采样，得到实际三相电流，通过“3相静止坐标/2相静止坐标变换模块”进行坐标变换，得到当前静止坐标系下的两相电流

S22、根据磁链观测器和转速观测器的注入电压

和两相参考电压

以及所得静止坐标系下的两相电流

构建观测器数学模型，计算得到电机估计转速

和电机转子磁链角度

进一步的，本发明所提供的无速度传感器驱动的异步电机控制方法，适用于所有基于电机模型构建的磁链观测器和转速观测器。具体的，包括：全阶磁链观测器、闭环磁链观测器、基于无功能量输入模型参考自适应系统的观测器和基于定子电流误差模型参考自适应系统的观测器。

具体的，对于全阶磁链观测器，在全阶磁链观测器中进行虚拟电压注入，如图4所示，具体的，按异步电机在两相αβ轴静止坐标系下的等效电路，构建全阶磁链观测器，对异步电机进行磁链观测，构建数学模型如下；

其中：

顶标“^”代表估计值；下标s和r代表异步电机定子侧变量和转子侧变量；下标α和β代表两相静止坐标系下的α轴和β轴；下标d和q代表同步坐标系下的d轴和q轴，

为d轴下的定子转矩电流估计值，

为q轴下的定子转矩电流估计值，

为d轴下的转子磁链估计值，

为q轴下的转子磁链估计值，

为α轴下定子的两相参考电压，u_{sα_inj}为α轴下的定子注入电压，

为β轴下定子的两相参考电压，u_{sβ_inj}为β轴下的定子注入电压，R_s为异步电机定子电阻，L_s为异步电机定子侧电感，R_r为异步电机转子电阻，L_r为异步电机转子侧电感，L_m为异步电机互感，

为异步电机转速估计值；其中利用观测器观测出的异步电机状态变量为：

和

根据上式求得异步电机转速估计值

为：

其中，k_p为比例积分调节器的比例环节增益，k_i为比例积分调节器的积分环节增益，i_sα为α轴下的定子电流实际测量值，i_sβ为β轴下的定子电流实际测量值，

为α轴下的定子电流观测值，

为β轴下的定子电流观测值，

为β轴下的转子磁链观测值，

为α轴下的转子磁链观测值。

进一步的，求解电机转子磁链角度

的方法有两种，分别为直接磁链定向法和间接磁链定向法；其中，采用直接磁链定向法求解得到电机转子磁链角度

采用间接磁链定向法求解得到电机转子磁链角度

其中，ω_e为异步电机同步转速，具体的，

其中，

为异步电机转速估计值，ω_slip为转差角速度，

R_r为异步电机转子电阻，L_r为异步电机转子侧电感，

为参考转矩电流，

为参考磁链电流。

对于闭环磁链观测器，进行虚拟电压注入，如图5所示，得到数学模型如下：

调整模型为：

求得电机估计转速

为：

其中，

为α轴下的转子磁链估计值，L_r为异步电机转子侧电感，L_m为异步电机互感，

为α轴下定子的两相参考电压，u_{sα_inj}为α轴下的定子注入电压，R_s为异步电机定子电阻，i_sα为α轴下的定子电流实际测量值，K_if为闭环磁链积分调节器增益，

为α轴下的调整模型转子磁链估计值，

为α轴下的转子磁链观测值，

为β轴下的转子磁链估计值，

为β轴下定子的两相参考电压，u_{sβ_inj}为β轴下的定子注入电压，i_sβ为β轴下的定子电流实际测量值，

为β轴下的转子磁链估计值，R_r为异步电机转子电阻，

为异步电机转速估计值，k_p为比例积分调节器的比例环节增益、k_i为比例积分调节器的积分环节增益。

另外，对于闭环磁链观测器，其求解电机转子磁链角度

的方法与基于全阶磁链观测器求解电机转子磁链角度

的方法相同，这里不做赘述。

对于基于无功能量输入模型参考自适应系统的观测器，进行虚拟电压注入，如图6所示，得到数学模型如下：

其中：

电机定子侧无功输入能量实际值为：

Q＝u_sβi_sα-u_sαi_sβ

电机定子侧无功输入能量观测值为：

求得电机估计转速

为：

顶标“^”代表估计值；下标s和r代表异步电机定子侧变量和转子侧变量；下标α和β代表两相静止坐标系下的α轴和β轴；下标d和q代表同步坐标系下的d轴和q轴，

为d轴下的定子转矩电流估计值，

为q轴下的定子转矩电流估计值，

为d轴下的转子磁链估计值，

为q轴下的转子磁链估计值，

为α轴下定子的两相参考电压，u_{sα_inj}为α轴下的定子注入电压，

为β轴下定子的两相参考电压，u_{sβ_inj}为β轴下的定子注入电压，

为异步电机转速估计值，

和

为模型的状态变量，其中

为α轴下的定子电流观测值，

为β轴下的定子电流观测值，

为β轴下的转子磁链观测值，

为α轴下的转子磁链观测值，k_p为比例积分调节器的比例环节增益、k_i为比例积分调节器的积分环节增益。

另外，对于基于无功能量输入模型参考自适应系统的观测器，其求解电机转子磁链角度

的方法与基于全阶磁链观测器求解电机转子磁链角度

的方法相同，这里不做赘述。

对于基于定子电流误差模型参考自适应系统的观测器，进行虚拟电压注入，如图7所示，得到数学模型如下：

其中：

顶标“^”代表估计值；下标s和r代表异步电机定子侧变量和转子侧变量；下标α和β代表两相静止坐标系下的α轴和β轴；下标d和q代表同步坐标系下的d轴和q轴，

为d轴下的定子转矩电流估计值，

为q轴下的定子转矩电流估计值，

为d轴下的转子磁链估计值，

为q轴下的转子磁链估计值，

为α轴下定子的两相参考电压，u_{sα_inj}为α轴下的定子注入电压，

为β轴下定子的两相参考电压，u_{sβ_inj}为β轴下的定子注入电压，i_sα为α轴下的定子电流实际测量值，i_sβ为β轴下的定子电流实际测量值，R_s为异步电机定子电阻，L_s为异步电机定子侧电感，R_r为异步电机转子电阻，L_r为异步电机转子侧电感，L_m为异步电机互感，

为异步电机转速估计值；其中利用观测器观测出的异步电机状态变量为：

和

不同于全阶磁链观测器的数学模型，基于定子电流误差模型参考自适应系统的观测器引入实际电流i_sα，i_sβ，进行转子磁链估计。根据上式求得异步电机转速估计值

与全阶磁链观测器的

一致，表示为：

其中，k_p为比例积分调节器的比例环节增益，k_i为比例积分调节器的积分环节增益，i_sα为α轴下的定子电流实际测量值，i_sβ为β轴下的定子电流实际测量值，

为α轴下的定子电流观测值，

为β轴下的定子电流观测值，

为β轴下的转子磁链观测值，

为α轴下的转子磁链观测值。

另外，对于基于定子电流误差模型参考自适应系统的观测器，其求解电机转子磁链角度

的方法与基于全阶磁链观测器求解电机转子磁链角度

的方法相同，这里不做赘述。

S3、根据电机参考转速

和电机估计转速

通过比例积分控制得到参考转矩电流；

具体的，本实施例中根据电机参考转速

和电机估计转速

通过转速PI调节，得到参考转矩电流。

S4、根据电机参考转速

自适应的调整参考磁链电流的大小；

具体的，根据电机参考转速

调整参考磁链电流

使其与电机额定电流I_N，在任何转子转速下满足以下关系：

其中，其中，k_i为参考磁链电流与电机额定电流的比值；且根据电机参考转速自适应调整k_i的取值。

具体的，在本实施例中，参考磁链电流

与电机额定电流I_N的比值k_i为：

其中，k_i0为参考磁链电流与电机额定电流的初始比值，且一般情况下，k_i0的取值范围为[0.9,1.1]，ω′_r0为预设第一参考转速阈值，

为电机参考转速，k_i1为预设参考磁链电流与电机额定电流的比值，且k_i1一般取值在0.5左右，ω′_r1为预设第二参考转速阈值，预设第一参考转速阈值ω′_r0和预设第二参考转速阈值ω′_r1可以根据实际情况进行调整，且ω′_r1＞ω′_r0＞0，本实施例中，预设第一参考转速阈值ω′_r0为电机额定转速的2％，预设第二参考转速阈值为电机额定转速的10％。

具体的，在本实施例中，参考磁链电流

与电机额定电流I_N的比值k_i随电机参考转速变化的曲线图如图8所示，其中，横坐标为电机参考转速

纵坐标为参考磁链电流与电机额定电流的比值k_i。从图中可以看出，当电机参考转速绝对值大于预设第二参考转速阈值ω′_r1时，k_i为预设参考磁链电流与电机额定电流的比值k_i1；当电机参考转速绝对值大于等于预设第一参考转速阈值ω′_r0时小于预设第二参考转速阈值ω′_r1时，k_i随电机参考转速绝对值的减小而增大；当电机参考转速绝对值小于预设第一参考转速阈值ω′_r0时，k_i为参考磁链电流与电机额定电流的初始比值k_i0，且k_i1＜k_i0。本实施例中，在ω′_r0到ω′_r1范围内，电机参考转速用斜坡指令，使指令不发生突变，削弱振荡。通过以上过程，可以使异步电机在低同步转速甚至零同步转速时，其参考磁链电流更大，以提供足够大的转矩。

S5、根据所得电机转子磁链角度

参考转矩电流

参考磁链电流

对电机进行电流控制；

具体的，包括以下步骤：

S51、根据电机转子磁链角度

对所得静止坐标系下的两相电流进行坐标变换，得到实际磁链电流i_sd和实际转矩电流i_sq；

S52、通过对参考磁链电流

和实际磁链电流i_sd进行PI调节，得到同步坐标系下的d轴电压

通过对参考转矩电流

和实际转矩电流i_sq进行PI调节，得到同步坐标系下的q轴电压

具体的，将实际磁链电流i_sd和实际转矩电流i_sq分别作为d轴电流环PI调节器和q轴电流环PI调节器的反馈量，实际磁链电流i_sd与对应的参考磁链电流

实际转矩电流i_sq与对应的参考转矩电流

分别做差后进行电流PI调节，分别得到同步坐标系下的d轴电压

和同步坐标系下的q轴电压

S53、根据电机转子磁链角度对d、q轴电压进行坐标变换，得到当前静止坐标下的两相参考电压

S54、基于所得静止坐标下的两相参考电压

通过电压空间矢量脉宽调制对逆变器进行调节，得到电机输入电压；具体的，所得电机输入电压为能够控制开关器件的开关信号。

S55、采用所得电机输入电压驱动电机，对电机进行控制。

具体的，所得电机输入电压能够控制异步电机的转速和转矩，实现对电机的控制。

S6、重复步骤S2-S5进行迭代，对电机进行转矩控制和转速控制。

第二方面，本发明提出了一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行本发明第一方面所提供的无速度传感器驱动的异步电机控制方法。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据电机参考转速，自适应的调整磁链观测器和转速观测器的注入电压大小；

S2、基于所得注入电压，在磁链观测器和转速观测器中进行虚拟电压注入，得到电机估计转速和电机转子磁链角度；

S3、根据电机参考转速和电机估计转速，通过比例积分控制得到参考转矩电流；

S4、根据电机参考转速，自适应的调整参考磁链电流的大小；

S5、根据所得电机转子磁链角度、参考转矩电流、参考磁链电流、对电机进行电流控制；

S6、重复步骤S2-S5进行迭代，对电机进行转矩控制和转速控制；

其中，所述磁链观测器和转速观测器为基于电机模型构建的磁链观测器和转速观测器。

2.根据权利要求1所述的无速度传感器驱动的异步电机控制方法，其特征在于，步骤S1包括：根据电机参考转速，调整α轴和β轴下磁链观测器和转速观测器的注入电压u_{sα_inj}和u_{sβ_inj}，使磁链观测器和转速观测器的注入电压，在任何转子转速下，与当前静止坐标下α轴和β轴的两相参考电压

和

满足以下关系：

其中，k为注入电压系数，k大于等于1；根据电机参考转速自适应调整k的取值；根据注入电压系数k和当前静止坐标下的两相参考电压，即可得到磁链观测器和转速观测器的注入电压。

3.根据权利要求2所述的无速度传感器驱动的异步电机控制方法，其特征在于，磁链观测器和转速观测器的注入电压系数k为：

其中，k₀为磁链观测器和转速观测器的初始注入电压系数，ω′_r0为预设第一参考转速阈值，

为电机参考转速，ω′_r1为预设第二参考转速阈值，ω′_r1＞ω′_r0＞0。

4.根据权利要求3所述的无速度传感器驱动的异步电机控制方法，其特征在于，所述磁链观测器和转速观测器的初始注入电压系数为：

其中，p为调整常数，p大于0，R_r为异步电机转子电阻，L_m为异步电机互感，L_r为异步电机转子侧电感。

5.根据权利要求1所述的无速度传感器驱动的异步电机控制方法，其特征在于，适用于所有基于电机模型构建的磁链观测器和转速观测器，包括：全阶磁链观测器、闭环磁链观测器、基于无功能量输入模型参考自适应系统的观测器和基于定子电流误差模型参考自适应系统的观测器。

6.根据权利要求1所述的无速度传感器驱动的异步电机控制方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：

S21、通过电流传感器得到实际三相电流，并对实际三相电流进行坐标变换，得到当前静止坐标系下的两相电流；

S22、根据磁链观测器和转速观测器的注入电压和两相参考电压，以及所得静止坐标系下的两相电流，构建观测器数学模型，计算得到电机估计转速和电机转子磁链角度。

7.根据权利要求1所述的无速度传感器驱动的异步电机控制方法，其特征在于，步骤S4包括：根据电机参考转速，调整参考磁链电流

使其与电机额定电流I_N，在任何转子转速下满足以下关系：

其中，k_i为参考磁链电流与电机额定电流的比值；且根据电机参考转速自适应调整k_i的取值。

8.根据权利要求7所述的无速度传感器驱动的异步电机控制方法，其特征在于，参考磁链电流

与电机额定电流I_N的比值k_i为：

其中，k_i0为参考磁链电流与电机额定电流的初始比值，ω′_r0为预设第一参考转速阈值，

为电机参考转速，k_i1为预设参考磁链电流与电机额定电流的比值，ω′_r1为预设第二参考转速阈值，ω′_r1＞ω′_r0＞0。

9.根据权利要求1所述的无速度传感器驱动的异步电机控制方法，其特征在于，步骤S5包括以下步骤：

S51、根据电机转子磁链角度对所得静止坐标系下的两相电流进行坐标变换，得到实际磁链电流和实际转矩电流；

S52、通过对参考磁链电流和实际磁链电流进行PI调节，得到同步坐标系下的d轴电压；通过对参考转矩电流和实际转矩电流进行PI调节，得到同步坐标系下的q轴电压；

S53、根据电机转子磁链角度对d、q轴电压进行坐标变换，得到当前静止坐标下的两相参考电压；

S54、基于所得静止坐标下的两相参考电压，通过电压空间矢量脉宽调制对逆变器进行调节，得到电机输入电压；

S55、采用所得电机输入电压驱动电机，对电机进行控制。

10.一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，其特征在于，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行权利要求1-9任意一项所述的无速度传感器驱动的异步电机控制方法。

Images