CN112821833B - 基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法 - Google Patents

基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法 Download PDF

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CN112821833B CN202110252884.XA CN202110252884A CN112821833B CN 112821833 B CN112821833 B CN 112821833B CN 202110252884 A CN202110252884 A CN 202110252884A CN 112821833 B CN112821833 B CN 112821833B
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Abstract

本发明公开了一种基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法,在异步电动机负载转矩出现跳变时,根据转差角绝对值时间积分守恒的原则,合理选择作用于电动机的电压矢量类型并设计每种电压矢量的作用时间,将转速的控制分为转差恒正和转差恒负两个阶段,转差恒正的时间段内选择逆变器所能提供的最大前进矢量作用于电动机,转差恒负的时间段内选择零矢量作用于电动机,且转速变化率为负和转速变化率为正两个时间段内转差角的绝对值的积分值是守恒的,从而使得转速没有超调,转速动态过程中只存在一个过零点,使得异步电动机的转速动态性能最优。

Description

基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法
技术领域
本发明涉及电动机控制技术领域,主要涉及一种基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法。
背景技术
异步电动机与永磁电动机相比,具有成本低、转子结构简单坚固、易于弱磁的优点。异步电动机的常用控制算法为矢量控制和直接转矩控制。矢量控制实现了转矩分量和励磁分量的解耦,但是电流PI环的存在影响了转矩的动态性能。
DTC(直接转矩控制)技术是继矢量控制技术之后发展起来的一种新型变频调速技术,于20世纪80年代由德国学者M.Depenbrock和日本学者I.Takahashi首先针对异步电动机提出,90年代由Zhong.L,Rahman M F,Hu Y W等学者提出永磁同步电动机直接转矩控制理论。它采用空间矢量分析的方法,直接在定子坐标系下计算并控制交流电动机的转矩和磁链,采用定子磁场定向,借助于离散的两点式控制(Band-Band控制)产生脉宽信号,直接对逆变器的开关状态进行最佳控制,以获得转矩的高动态性能。DTC具备控制结构简单、转矩动态响应迅速、对电动机参数依赖少、对电动机参数变化鲁棒性好等优点。与矢量控制相比,直接转矩控制提高了电磁转矩的动态性能,但是其转矩脉动较大。
现有技术中《基于转差线性控制的异步电动机调速方法(ZL200810024774.2)》提出的方法在异步电动机维持定子磁链幅值不变的情况下,通过直接线性的调节异步电动机的转差来控制转矩。该方法结合了矢量控制对转矩线性调节和直接转矩控制,具备直接调节转差、无电流环、无坐标变换的特点,实现简单,仅须辨识定子磁链,同时参数鲁棒性强,电流谐波小,转矩脉动小,磁链波动小,具有良好的调速性能。
上述基于转差线性控制的异步电动机调速方法可以同时提高了电磁转矩的稳态性能和动态性能,但是,电磁转矩的稳态性能和动态性能的同时提高只是调速系统整体性能提高的必要条件,而非充份条件。
事实上,不管是直接转矩控制还是转差线性控制,异步电动机调速系统的目标控制量(电动机转速)仍然受到线性控制器的影响。因此,如何实现异步电动机转速动态性能的最优是亟待解决的问题。
发明内容
发明目的:为了解决上述背景技术中存在的问题,本发明提出了一种基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法,解决了现有技术中转矩负载突变时,电动机的转速调节时间长、调节次数多的问题。
技术方案:为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法,所述异步电动机控制系统包括母线电压源、全桥逆变器、异步电动机、光电码盘、电压传感器1、电压传感器2、电压传感器3、电压传感器4、电流传感器1、电流传感器2和电流传感器3;所述母线电压源两端连接全桥逆变器,电压传感器4并联在母线电压源两端;所述全桥逆变器包括三个并联的桥臂,三个桥臂中点依次通过电流传感器1-3连接至异步电动机三相绕组的三个输出端;所述电压传感器1电压传感器2和电压传感器3分别并联在异步电动机电枢绕组的两端,用于测量各相电压;所述光电码盘与异步电动机转子同轴安装,用于测量电动机的转角电角频率;其特征在于,所述异步电动机控制方法包括负载转矩突增和负载转矩突降两种情况,具体如下:
(1)负载转矩突增时:
步骤S1.1、记录负载转矩突增时刻为tA,通过光电码盘获取异步电动机的转角电角频率ωr;测量异步电动机的定子电阻R,并利用电压传感器1、电压传感器2、和电压传感器3分别测量获得异步电动机的定子电压ua,ub和uc;通过电流传感器1、电流传感器2、和电流传感器3分别测量获得异步电动机的定子电流ia,ib和ic
步骤S1.2、计算获取异步电动机的负载反电势如下:
Figure GDA0003556856510000021
分别对Ea,Eb和Ec进行积分,获得异步电动机的定子磁链ψa,ψb和ψc,通过ψa,ψb和ψc计算获得定子磁链的幅值|ψs|和定子磁链的相位角θs如下:
Figure GDA0003556856510000022
Figure GDA0003556856510000023
步骤S1.3、获取异步电动机的数字控制系统的开关频率为T,同时利用电压传感器4测量母线电压Udc,计算异步电动机的同步电角频率ωs如下:
Figure GDA0003556856510000031
步骤S1.4、对ωr进行求导,当ωr的求导值为0时,记录这一时刻为tB;在tA到tB的时间段内,选择电压矢量
Figure GDA0003556856510000032
作用于异步电动机;
步骤S1.5、在tA到tB的时间段内,对ωr进行时间积分,获得ωr的时间积分值θr如下:
Figure GDA0003556856510000033
对θr进行时间积分如下:
Figure GDA0003556856510000034
从tB时刻开始,对ωs进行时间积分,获得ωs的时间积分值θ1如下:
Figure GDA0003556856510000035
对θ1进行时间积分如下:
Figure GDA0003556856510000036
Figure GDA0003556856510000037
时,记录这一时刻为tC;在tB到tC的时间段内,选择电压矢量
Figure GDA0003556856510000038
作用于异步电动机;
步骤S1.6、令
Figure GDA0003556856510000039
在tC到tD的时间段内,选择电压矢量umin=0作用于异步电动机;
(2)负载转矩突降时:
步骤S2.1、记录负载转矩突降时刻为tA,通过光电码盘获取异步电动机的转角电角频率ωr;测量异步电动机的定子电阻R,并利用电压传感器1、电压传感器2、和电压传感器3分别测量获得异步电动机的定子电压ua,ub和uc;通过电流传感器1、电流传感器2、和电流传感器3分别测量获得异步电动机的定子电流ia,ib和ic
步骤S2.2、计算获取异步电动机的负载反电势如下:
Figure GDA0003556856510000041
分别对Ea,Eb和Ec进行积分,获得异步电动机的定子磁链ψa,ψb和ψc,通过ψa,ψb和ψc计算获得定子磁链的幅值|ψs|和定子磁链的相位角θs如下:
Figure GDA0003556856510000042
Figure GDA0003556856510000043
步骤S2.3、获取异步电动机的数字控制系统的开关频率为T,同时利用电压传感器4测量母线电压Udc,计算异步电动机的同步电角频率ωs如下:
Figure GDA0003556856510000044
步骤S2.4、对ωr进行求导,当ωr的求导值为0时,记录这一时刻为tB;在tA到tB的时间段内,选择电压矢量umin=0作用于异步电动机;
步骤S2.5、从tA到tB的时间段内,对转差ωsr进行时间积分,获得ωsr的时间积分值θsr如下:
Figure GDA0003556856510000045
对θsr进行时间积分如下:
Figure GDA0003556856510000046
从tB时刻开始,对ωs进行时间积分,获得ωs的时间积分值θ1如下:
Figure GDA0003556856510000047
对θ1进行时间积分如下:
Figure GDA0003556856510000048
Figure GDA0003556856510000049
的时,记录这一时刻为tC,在tB到tC的时间段内,选择电压矢量umin=0作用于异步电动机;
步骤2.6:令
Figure GDA00035568565100000410
在tC到tD的时间段内,选择电压矢量
Figure GDA0003556856510000051
作用于异步电动机。
有益效果:
本发明提供的基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法,在电动机负载转矩发生突增或突降时,将转速控制分为转差恒正和转差恒负两个阶段。转差恒正的时间段内选择逆变器所能提供的最大前进矢量作用于电动机,转差恒负的时间段内选择零矢量作用于电动机,且转速变化率为负和转速变化率为正两个时间段内转差角的绝对值的积分值是守恒的,从而使得转速没有超调,转速动态过程中只存在一个过零点,使得异步电动机的转速动态性能最优。
附图说明
图1是本发明提供的基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法的硬件实现结构图;
图2是本发明提供的基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法在转矩负载突增时的控制流程图;
图3是本发明提供的基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法在转矩负载突降时的控制流程图;
图4是本发明实施例中转矩负载突降情况下的关键波形图;
图5是现有技术中“基于转差线性控制的异步电动机调速方法(ZL200810024774.2)”提出的调速方法关键波形图;
图6是本发明实施例中转矩负载突加情况下的关键波形图;
图7是本发明提供的基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法总流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提出的基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法作更进一步的说明。
如图7所示为本发明提供的基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法,实现该控制方法的硬件系统结构如图1所示。该异步电动机控制系统包括母线电压源、全桥逆变器、异步电动机、光电码盘、电压传感器1、电压传感器2、电压传感器3、电压传感器4、电流传感器1、电流传感器2和电流传感器3。母线电压源两端连接全桥逆变器,电压传感器4并联在母线电压源两端,用于测量母线电压Udc。全桥逆变器包括三个并联的桥臂,三个桥臂中点依次通过电流传感器1-3连接至异步电动机三相绕组的三个输出端。电流传感器1-3分别测量各定子电流。电压传感器1电压传感器2和电压传感器3分别并联在异步电动机电枢绕组的两端,用于测量各相电压。光电码盘与异步电动机转子同轴安装,用于测量电动机的转角电角频率。
本发明提供的异步电动机控制方法主要包括转矩负载突增和转矩负载突降两种情况。
如图2所示为本发明提供的异步电动机的控制方法在负载突增情况下的控制流程图。具体控制流程如下:
步骤S1.1、记录负载转矩突增时刻为tA,通过光电码盘获取异步电动机的转角电角频率ωr;测量异步电动机的定子电阻R,并利用电压传感器1、电压传感器2、和电压传感器3分别测量获得异步电动机的定子电压ua,ub和uc;通过电流传感器1、电流传感器2、和电流传感器3分别测量获得异步电动机的定子电流ia,ib和ic
步骤S1.2、计算获取异步电动机的负载反电势如下:
Figure GDA0003556856510000061
分别对Ea,Eb和Ec进行积分,获得异步电动机的定子磁链ψa,ψb和ψc,通过ψa,ψb和ψc计算获得定子磁链的幅值|ψs|和定子磁链的相位角θs如下:
Figure GDA0003556856510000062
Figure GDA0003556856510000063
步骤S1.3、获取异步电动机的数字控制系统的开关频率为T,同时利用电压传感器4测量母线电压Udc,计算异步电动机的同步电角频率ωs如下:
Figure GDA0003556856510000064
步骤S1.4、对ωr进行求导,当ωr的求导值为0时,记录这一时刻为tB;在tA到tB的时间段内,选择电压矢量
Figure GDA0003556856510000071
作用于异步电动机。
步骤S1.5、在tA到tB的时间段内,对ωr进行时间积分,获得ωr的时间积分值θr如下:
Figure GDA0003556856510000072
对θr进行时间积分如下:
Figure GDA0003556856510000073
从tB时刻开始,对ωs进行时间积分,获得ωs的时间积分值θ1如下:
Figure GDA0003556856510000074
对θ1进行时间积分如下:
Figure GDA0003556856510000075
Figure GDA0003556856510000076
时,记录这一时刻为tC;在tB到tC的时间段内,选择电压矢量
Figure GDA0003556856510000077
作用于异步电动机。
步骤S1.6、令
Figure GDA0003556856510000078
在tC到tD的时间段内,选择电压矢量umin=0作用于异步电动机。
如图3所示为本发明提供的异步电动机的控制方法在负载突降情况下的控制流程图。具体控制流程如下:
步骤S2.1、记录负载转矩突降时刻为tA,通过光电码盘获取异步电动机的转角电角频率ωr;测量异步电动机的定子电阻R,并利用电压传感器1、电压传感器2、和电压传感器3分别测量获得异步电动机的定子电压ua,ub和uc;通过电流传感器1、电流传感器2、和电流传感器3分别测量获得异步电动机的定子电流ia,ib和ic
步骤S2.2、计算获取异步电动机的负载反电势如下:
Figure GDA0003556856510000079
分别对Ea,Eb和Ec进行积分,获得异步电动机的定子磁链ψa,ψb和ψc,通过ψa,ψb和ψc计算获得定子磁链的幅值|ψs|和定子磁链的相位角θs如下:
Figure GDA0003556856510000081
Figure GDA0003556856510000082
步骤S2.3、获取异步电动机的数字控制系统的开关频率为T,同时利用电压传感器4测量母线电压Udc,计算异步电动机的同步电角频率ωs如下:
Figure GDA0003556856510000083
步骤S2.4、对ωr进行求导,当ωr的求导值为0时,记录这一时刻为tB;在tA到tB的时间段内,选择电压矢量umin=0作用于异步电动机。
步骤S2.5、从tA到tB的时间段内,对转差ωsr进行时间积分,获得ωsr的时间积分值θsr如下:
Figure GDA0003556856510000084
对θsr进行时间积分如下:
Figure GDA0003556856510000085
从tB时刻开始,对ωs进行时间积分,获得ωs的时间积分值θ1如下:
Figure GDA0003556856510000086
对θ1进行时间积分如下:
Figure GDA0003556856510000087
Figure GDA0003556856510000088
的时,记录这一时刻为tC,在tB到tC的时间段内,选择电压矢量umin=0作用于异步电动机。
步骤2.6:令
Figure GDA0003556856510000089
在tC到tD的时间段内,选择电压矢量
Figure GDA00035568565100000810
作用于异步电动机。
下面以图2所示的负载突加情况为例,对本发明提供的异步电动机控制方法的创造性加以说明。
异步电动机的转矩运动方程如下式所示:
Figure GDA0003556856510000091
其中Te为电动机的电磁转矩,TL为电动机的负载转矩,J为电动机的转动惯量,np为电动机的极对数;
在转矩负载突增的过程中,从tA时刻开始转矩负载突增。在tA~tB的时间段内,选择
Figure GDA0003556856510000092
作用于电动机,电动机的转差为ωsr,电动机的瞬时转矩变化率为ωsr,则tA~tB的时间段内的转差的积分值可以表示为:
Figure GDA0003556856510000093
则tA~tB的时间段内的转差角的绝对值的积分值如下:
Figure GDA0003556856510000094
在tB~tC的时间段内,继续选择
Figure GDA0003556856510000095
作用于电动机,电动机的转差为ωsr,电动机的瞬时转矩变化率为ωsr,则tB~tC的时间段内的转差的积分值可以表示为:
Figure GDA0003556856510000096
则tB~tC的时间段内的转差角的绝对值的积分值等于:
Figure GDA0003556856510000097
在tC-tD的时间段内,选择零矢量作用于电动机,电动机的转差为-ωr,电动机的瞬时转矩变化率为-ωr,则tC-tD的时间段内的转差的积分值可以表示为:
Figure GDA0003556856510000098
则tC-tD的时间段内的转差角的绝对值的积分值等于:
Figure GDA0003556856510000099
由步骤S1.6可得:
Figure GDA00035568565100000910
则tC-tD的时间段内的转差角的绝对值的积分值等于:
Figure GDA0003556856510000101
tA~tB的时间段内,转速持续下降,转速变化率为负,这一时间段内的转差角的绝对值的积分值等于:
Figure GDA0003556856510000102
tB~tD的时间段内,转速持续上升,转速变化率为正,这一时间段内的转差角的绝对值的积分值等于:
Figure GDA0003556856510000103
由步骤S1.5可知,
Figure GDA0003556856510000104
时刻为tC,即:
Figure GDA0003556856510000105
那么tB~tD的时间段内的转差角的绝对值的积分值变化为:
Figure GDA0003556856510000106
由此可以,tA~tB的时间段内的转差角的绝对值的积分值与tB~tD的时间段内的转差角的绝对值的积分值是相等的。由于异步电动机的转矩的变化率与转差为线性关系,该线性关系可以表示为转矩系数KT,如图6中的各个面积如下:
Figure GDA0003556856510000107
Figure GDA0003556856510000111
所以可得A1=A2+A3=A4。
异步电动机的转矩运动方程还可改写成:
Figure GDA0003556856510000112
即对于时刻a和b,只要保证从a到b时间段内电磁转矩Te的积分值与负载转矩TL的积分值相等,即可保证b时刻的电动机转速电角频率ωr(b)和a时刻的电动机转速电角频率ωr(a)相等。
根据本发明公开的转速变化率为负和转速变化率为正两个时间段内转差角的绝对值的积分值是守恒的,可以保证A4=A2+A3,即保证在tA~tD时间段内电磁转矩Te的积分值与负载转矩TL的积分值相等。在tD时刻,电动机转速电角频率等于tA时刻的额定值。tA~tD时间段内电动机转速电角频率只经历过一次下降和一次上升过程即可收敛,电动机转速电角频率无下调过程。且在tA~tC过程中一直选择变换器系统所能提供的最快的增加转差的矢量来增加转矩,在tC~tD过程中一直选择变换器系统所能提供的最快的减小转差的矢量——零矢量来减小转矩,所以本发明不仅可以保证电动机转速电角频率只经历过一次下降和一次上升过程即可收敛,且收敛时间最短,如图6所示。
以图3为例,提供转矩负载突降情况为例,论述本发明的创造性。
异步电动机的转矩运动方程如下式所示:
Figure GDA0003556856510000113
其中Te为电动机的电磁转矩,TL为电动机的负载转矩,J为电动机的转动惯量,np为电动机的极对数;
在转矩负载突降过程中,从tA时刻开始转矩负载突降。在tA~tB的时间段内,选择零矢量作用于电动机,电动机的转差为-ωr,电动机的瞬时转矩变化率为-ωr,则图4中面积A1计算如下:
Figure GDA0003556856510000121
其中KT为转矩系数。
在tB~tC的时间段内,继续选择零矢量作用于电动机,电动机的转差为-ωr,电动机的瞬时转矩变化率为-ωr,则图4中的面积A2计算如下:
Figure GDA0003556856510000122
在tC~tD的时间段内,选择电压矢量
Figure GDA0003556856510000123
作用于电动机,电动机的转差为ωsr,电动机的瞬时转矩变化率为ωsr,则图4中的面积A3计算如下:
Figure GDA0003556856510000124
在tC时刻,
Figure GDA0003556856510000125
即:
Figure GDA0003556856510000126
Figure GDA0003556856510000127
Figure GDA0003556856510000128
可得:
Figure GDA0003556856510000129
由此可知图4中面积A3计算如下:
Figure GDA00035568565100001210
所以
Figure GDA00035568565100001211
又由于A1=A4,那么A4=A2+A3。
异步电动机的转矩运动方程还可改写成:
Figure GDA00035568565100001212
即对于时刻a和b,只要保证从a到b时间段内电磁转矩Te的积分值与负载转矩TL的积分值相等,即可保证b时刻的电动机转速电角频率ωr(b)和a时刻的电动机转速电角频率ωr(a)相等。
根据本发明公开的时间设计和施加矢量设计,可以保证A4=A2+A3,即保证在tA~tD时间段内电磁转矩Te的积分值与负载转矩TL的积分值相等。在tD时刻,电动机转速电角频率等于tA时刻的额定值。tA~tD时间段内电动机转速电角频率只经历过一次上升和一次下降过程即可收敛,电动机转速电角频率无下调过程。且在tA~tC过程中一直选择变换器系统所能提供的最快的减小转差的矢量——零矢量来减小转矩,在tC~tD过程中一直选择变换器系统所能提供的最快的增加转差的矢量来增加转矩,所以本发明不仅可以保证电动机转速电角频率只经历过一次上升和一次下降过程即可收敛,且收敛时间最短,如图4所示。
图5为文献《基于转差线性控制的异步电动机调速方法(ZL200810024774.2)》所提出方法的关键波形。基于转差线性控制的异步电动机调速方法可以实现对转矩的快速精准的跟踪,但是负载突变过程中电磁转矩和电动机转速电角频率的运动轨迹由线性控制器所决定。由于没有采用本发明专利中基于转差角绝对值时间积分守恒的方法来选择开关矢量和设置开关序列,导致在t2时刻虽然电动机转速电角频率已经等于额定值,但是由于电磁转矩Te并不等于负载转矩TL,所以电动机转速电角频率进一步发生变化;同理,在t3时刻电磁转矩Te并等于负载转矩TL,但是t1到t3时间段内电磁转矩Te的积分值与负载转矩TL的积分值不相等,导致电动机转速电角频率不等于额定值,系统将进一步调节,经过多次调节后,系统才能收敛。
综上所述,基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机的控制方法在异步电动机负载突变过程中,根据转差角绝对值时间积分守恒的原则,合理选择作用于电动机的电压矢量类型并设计每种电压矢量的作用时间,使得异步电动机的转速电角频率在负载突变后的第一次过零点即可收敛,无超调或者下调过程,且每个作用时间段内选择逆变器所能提供的改变转差能力最强的电压矢量,保证收敛时间最短,不受线性控制器的影响。
不失一般性,本发明一种基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机的控制方法还可以应用于其它相数的异步电动机以及其余变换器控制的异步电动机,例如多电平逆变器驱动的异步电动机系统。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于转差角绝对值时间积分守恒的异步电动机控制方法,异步电动机控制系统包括母线电压源、全桥逆变器、异步电动机、光电码盘、电压传感器1、电压传感器2、电压传感器3、电压传感器4、电流传感器1、电流传感器2和电流传感器3;所述母线电压源两端连接全桥逆变器,电压传感器4并联在母线电压源两端;所述全桥逆变器包括三个并联的桥臂,三个桥臂中点依次通过电流传感器1-3连接至异步电动机三相绕组的三个输出端;所述电压传感器1电压传感器2和电压传感器3分别并联在异步电动机电枢绕组的两端,用于测量各相电压;所述光电码盘与异步电动机转子同轴安装,用于测量电动机的转角电角频率;其特征在于,所述异步电动机控制方法包括负载转矩突增和负载转矩突降两种情况,具体如下:
(1)负载转矩突增时:
步骤S1.1、记录负载转矩突增时刻为tA,通过光电码盘获取异步电动机的转角电角频率ωr;测量异步电动机的定子电阻R,并利用电压传感器1、电压传感器2、和电压传感器3分别测量获得异步电动机的定子电压ua,ub和uc;通过电流传感器1、电流传感器2、和电流传感器3分别测量获得异步电动机的定子电流ia,ib和ic
步骤S1.2、计算获取异步电动机的负载反电势如下:
Figure FDA0003556856500000011
分别对Ea,Eb和Ec进行积分,获得异步电动机的定子磁链ψa,ψb和ψc,通过ψa,ψb和ψc计算获得定子磁链的幅值|ψs|和定子磁链的相位角θs如下:
Figure FDA0003556856500000012
Figure FDA0003556856500000013
步骤S1.3、获取异步电动机的数字控制系统的开关频率为T,同时利用电压传感器4测量母线电压Udc,计算异步电动机的同步电角频率ωs如下:
Figure FDA0003556856500000014
步骤S1.4、对ωr进行求导,当ωr的求导值为0时,记录这一时刻为tB;在tA到tB的时间段内,选择电压矢量
Figure FDA0003556856500000021
作用于异步电动机;
步骤S1.5、在tA到tB的时间段内,对ωr进行时间积分,获得ωr的时间积分值θr如下:
Figure FDA0003556856500000022
对θr进行时间积分如下:
Figure FDA0003556856500000023
从tB时刻开始,对ωs进行时间积分,获得ωs的时间积分值θ1如下:
Figure FDA0003556856500000024
对θ1进行时间积分如下:
Figure FDA0003556856500000025
Figure FDA0003556856500000026
时,记录这一时刻为tC;在tB到tC的时间段内,选择电压矢量
Figure FDA0003556856500000027
作用于异步电动机;
步骤S1.6、令
Figure FDA0003556856500000028
在tC到tD的时间段内,选择电压矢量umin=0作用于异步电动机;
(2)负载转矩突降时:
步骤S2.1、记录负载转矩突降时刻为tA,通过光电码盘获取异步电动机的转角电角频率ωr;测量异步电动机的定子电阻R,并利用电压传感器1、电压传感器2、和电压传感器3分别测量获得异步电动机的定子电压ua,ub和uc;通过电流传感器1、电流传感器2、和电流传感器3分别测量获得异步电动机的定子电流ia,ib和ic
步骤S2.2、计算获取异步电动机的负载反电势如下:
Figure FDA0003556856500000029
分别对Ea,Eb和Ec进行积分,获得异步电动机的定子磁链ψa,ψb和ψc,通过ψa,ψb和ψc计算获得定子磁链的幅值|ψs|和定子磁链的相位角θs如下:
Figure FDA0003556856500000031
Figure FDA0003556856500000032
步骤S2.3、获取异步电动机的数字控制系统的开关频率为T,同时利用电压传感器4测量母线电压Udc,计算异步电动机的同步电角频率ωs如下:
Figure FDA0003556856500000033
步骤S2.4、对ωr进行求导,当ωr的求导值为0时,记录这一时刻为tB;在tA到tB的时间段内,选择电压矢量umin=0作用于异步电动机;
步骤S2.5、从tA到tB的时间段内,对转差ωsr进行时间积分,获得ωsr的时间积分值θsr如下:
Figure FDA0003556856500000034
对θsr进行时间积分如下:
Figure FDA0003556856500000035
从tB时刻开始,对ωs进行时间积分,获得ωs的时间积分值θ1如下:
Figure FDA0003556856500000036
对θ1进行时间积分如下:
Figure FDA0003556856500000037
Figure FDA0003556856500000038
时,记录这一时刻为tC,在tB到tC的时间段内,选择电压矢量umin=0作用于异步电动机;
步骤2.6:令
Figure FDA0003556856500000039
在tC到tD的时间段内,选择电压矢量
Figure FDA00035568565000000310
作用于异步电动机。
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