CN113972871A - 一种异步电机定子饱和电感值的自学习方法 - Google Patents

一种异步电机定子饱和电感值的自学习方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种异步电机定子饱和电感值的自学习方法，包括：在矢量控制下改变定子磁链给定值；变频器控制异步电机运行在定子磁链给定值下的矢量控制模式；基于矢量控制模式下输出的异步电机的三相定子电流和定子电压计算异步电机的有功功率和无功功率；基于有功功率和无功功率计算定子饱和电感；判断定子饱和电感是否收敛，若收敛则将定子饱和电感作为初始值，否则继续进行矢量控制。本发明自学习方法无需将电机与实际负载机械分离，适用于低速重载和高速重载。

Description

一种异步电机定子饱和电感值的自学习方法
技术领域
本发明涉及异步电机变频驱动技术领域，更具体的说是涉及一种异步电机定子饱和电感值的自学习方法。
背景技术
目前，在异步电机变频驱动应用领域(例如起重机的起升机构、盾构机刀盘机构、轨道车辆牵引机构等)，为了达到较好的控制效果，例如提高对负载变化的响应能力，获得更好的低速或高速带载能力，都需要采用有编码器反馈的闭环矢量控制或者是没有编码器反馈的开环矢量控制，以达到精确控制电机的励磁分量和转矩分量。所有的矢量控制的前提是需要准确获取矢量控制模型中相关的电机参数，例如定转子电阻、总漏感、饱和电感等，这些参数通常电机厂家不会在公开资料中提供，例如电机铭牌或者说明书。
这些参数的获取方法根据是否采用外部设备可分为两类，第一类是利用驱动异步电机的变频器自身的硬件采集的数据进行电机参数的计算，不引入实际应用中用不到的外部设备；第二类是采用除驱动异步电机的变频器之外的硬件来采集数据进行电机参数的计算，例如额外的电压表、电流表、测功仪等设备，如CN106452241A、CN106452258A、CN1157845C的专利。通常，在异步电机变频驱动应用中，变频器、电机和负载设备都是现场连接好的，采用第二类方法一般不具备现场实施的可行性，即便能实施，费用也是巨大的。因此，第一类方法被广泛采用，在需要对异步电机进行高性能矢量控制的场合，驱动异步电机的变频器需要具备计算异步电机参数的功能，以下简称自学习功能，计算异步电机参数的过程称为自学习。
另外，由于异步电机的参数会随着电机的运行状态而发生改变，例如定子电阻、转子电阻会随着电机绕组的温度变化而发生变化，针对这种运行过程中的参数变化还存在各种在线辨识参数的技术方案，如授权公告号CN104201962B的专利，这种方案与自学习针对的参数不同，自学习一般是电机初次运行前进行的，其目的是找到各种电机参数的初始值，在线辨识参数是电机每次运行都要做的，但是，如果电机自学习的参数初始值与真实值误差较大，在线辨识参数的基础就不可靠，其准确性也会受到很大影响，继而影响到控制效果。
对于变频器的自学习功能来说，自学习定子电阻、转子电阻、定子总漏感、转子总漏感这些参数时，在电机处于静止状态时就可完成，但是，对于电机定子饱和电感参数而言，既有让电机处于静止状态下进行自学习的，也有让电机处于旋转状态下进行自学习的。
在电机处于静止状态下进行自学习的方法，是让电机处于静止状态下，通过给电机注入单相直流或交流电流，继而采集相关数据，计算出电机的饱和电感值，例如授权公告号CN101944878B、CN102291080B、CN103208965B，申请公布号CN106842018A、CN108183647A的专利。这类方法往往是根据异步电机的静态等效电路进行电机互感值的自学习，如图1所示，当电机静止，转子速度为0，则jωrλr＝0，由于互感值Lm一般远大于转子总漏感值Lls，为了计算互感Lm，必须在电路中通入频率十分低的电流(例如2Hz以下)，使等效电路转换为图2的形式，才能使互感支路有效参与计算，在变频器驱动的电机应用中，频率十分低的电流在变频器IGBT死区和导通压降的影响下本身控制就很难精准，因此存在计算不准确的问题。另外，这些专利大都没有考虑到互感值的饱和特性，只计算额定磁链下的互感值，因此这种方法计算得到的参数尤其在遇到低速重载需要增加磁链给定，高速重载需要降低磁链给定的情况下，容易出现控制效果下降，甚至失控的问题。
在电机处于旋转状态下进行自学习的方法，通常需要让电机处于空载状态，运行在高速(例如40-50Hz)，通过改变给定电压的大小，使电机的磁场饱和程度改变，继而通过采集的电压、电流值计算出饱和电感值，例如授权公告号CN105634362B的专利。这类方法的最大缺点是无法带负载进行自学习。其原理可由图3所示的异步电机在旋转速度为同步转速的两相坐标系下的等效电路图来分析。当电机以速度ωr旋转且电机负载几乎为0时，ωr＝ωe，转子回路可视为开路，图3的等效电路转换为图4的形式，此时可采用有功功率和无功功率的计算方法，计算出互感值，也可以采用利用电压和电流的相位差，计算出互感值。但是，当电机带负载，且负载一般无法精确量化时，转子回路就无法视为开路，也就无法计算出互感值。此外，这种方法在实际应用中存在较多的障碍：第一、自学习情况下的速度设定和运行的时间长短是不受外界人为控制的，在起重机的起升机构上很容易与实际允许运行的距离产生矛盾而无法应用，在盾构机刀盘机构这种多台电机控制同一负载的情况下高速转动有可能造成机械的偏驱动而产生机械损伤；第二、这种方法本质上是压频比控制模式，而不是矢量控制模式，在设备带负载运行时，无法直接使用这种自学习方法(例如有的起重机的起升机构，空吊具都会产生30～50％的额定负载)。即使这种自学习方法必须在工业现场应用，也都需要将电机与实际负载机械分离开。而这种要求，往往在工业现场实施难度较大。
因此，如何提供一种允许异步电机在带载情况下自学习出电机定子饱和电感值的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种异步电机定子饱和电感值的自学习方法，能够使异步电机运行在矢量控制模式，在低速下进行电机饱和电感值的自学习。由于可带负载，异步电机与负载不用脱开。由于低速运行，在负载运行距离或者角度受限的场合就不受限制，而且安全。由于精确自学习出电机在磁场饱和程度不同情况下电感的数值，对于低速重载和高速重载的适应性就更强。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种异步电机定子饱和电感值的自学习方法，包括：
改变定子磁链给定值
Figure BDA0003347455400000041
变频器控制异步电机运行在所述定子磁链给定值
Figure BDA0003347455400000042
下的矢量控制模式；
基于矢量控制模式下输出的异步电机的三相定子电流和定子电压计算异步电机的有功功率和无功功率；
基于所述有功功率和所述无功功率计算定子饱和电感；
判断所述定子饱和电感是否收敛，若收敛则将所述定子饱和电感作为初始值，否则继续进行矢量控制模式等待收敛。
优选的，所述矢量控制模式具体包括以下步骤：
将转速给定值ωγ *与电机测速编码器反馈的转速ωγ相减后通过第一PT调节器生成转矩电流给定值
Figure BDA0003347455400000043
所述转矩电流给定值
Figure BDA0003347455400000044
与转矩电流反馈值
Figure BDA0003347455400000045
相减，经过第二PI调节器生成转矩电压给定值
Figure BDA0003347455400000046
所述定子磁链给定值
Figure BDA0003347455400000047
与定子磁链反馈值
Figure BDA0003347455400000048
相减，经过第三PI调节器生成励磁转矩电流给定值
Figure BDA0003347455400000049
所述励磁转矩电流给定值
Figure BDA00033474554000000410
与励磁转矩电流反馈值
Figure BDA00033474554000000411
相减，经过第四PI调节器生成励磁电压给定值
Figure BDA00033474554000000412
所述转矩电压给定值
Figure BDA00033474554000000413
和所述励磁电压给定值
Figure BDA00033474554000000414
经过静止坐标系向旋转坐标系转换单元，对应生成静止坐标系下的转矩电压给定值vds *和静止坐标系下的励磁电压给定值vqs *，旋转坐标系与静止坐标系的夹角为θ；
所述静止坐标系下的转矩电压给定值vds *和所述静止坐标系下的励磁电压给定值vqs *经过PWM脉冲调制单元生成调制母线电压VDC的占空比数据DutyCycle，驱动变频器产生三相电压控制异步电机旋转；
异步电机的三相电流ias，ibs，ics通过电流检测单元检测出来，经过定子电流3/2变换单元转换为两相静止坐标系上的电流ids和iqs，所述两相静止坐标系上的电流ids和iqs经过旋转坐标系向静止坐标系转换单元，得到所述转矩电流反馈值
Figure BDA0003347455400000051
和所述励磁转矩电流反馈值
Figure BDA0003347455400000052
异步电机的三相电流ias，ibs，ics、变频器的母线电压VDC以及占空比数据DutyCycle经过电机电压重构单元后得到两相静止坐标系上的电压vds和vqs；
所述两相静止坐标系上的电压vds和vqs、所述两相静止坐标系上的电流ids和iqs通过定子磁链幅值及角度计算单元计算得到所述旋转坐标系与静止坐标系的夹角和所述定子磁链反馈值
Figure BDA0003347455400000053
优选的，所述静止坐标系向旋转坐标系转换单元采用的计算公式为：
Figure BDA0003347455400000054
Figure BDA0003347455400000055
其中，θ表示旋转坐标系与静止坐标系的夹角，
Figure BDA0003347455400000056
表示转矩电压给定值，
Figure BDA0003347455400000057
表示励磁电压给定值，vds *表示静止坐标系下的转矩电压给定值，vqs *表示静止坐标系下的励磁电压给定值。
优选的，所述定子电流3/2变换单元采用的计算公式如下：
Figure BDA0003347455400000058
Figure BDA0003347455400000059
其中，ias，ibs，ics表示异步电机的三相电流，ids和iqs表示两相静止坐标系上的电流。
优选的，所述旋转坐标系向静止坐标系转换单元采用的计算公式如下：
Figure BDA00033474554000000510
Figure BDA00033474554000000511
其中，
Figure BDA0003347455400000061
表示转矩电流反馈值，
Figure BDA0003347455400000062
表示励磁转矩电流反馈值，ids和iqs表示两相静止坐标系上的电流，θ表示旋转坐标系与静止坐标系的夹角。
优选的，所述定子磁链幅值及角度计算单元采用的计算公式如下：
λds＝∫(vds-Rsids)dt
λqs＝∫(vqs-Rsiqs)dt
Figure BDA0003347455400000063
Figure BDA0003347455400000064
Figure BDA0003347455400000065
其中，Rs表示定子电阻，ids和iqs表示两相静止坐标系上的电流，vds和vqs表示两相静止坐标系上的电压，θ表示旋转坐标系与静止坐标系的夹角。
优选的，所述异步电机的有功功率和无功功率的计算公式为：
Figure BDA0003347455400000066
Figure BDA0003347455400000067
其中，pe表示异步电机的有功功率，Qe表示异步电机的无功功率，Rs表示定子电阻，we表示定子频率，P表示微分运算，
Figure BDA0003347455400000068
表示用于定子饱和电感值计算的功率联合定子磁链。
优选的，所述定子饱和电感计算过程为：
从有功功率的表达式中得出分量Rs(ids 2+iqs 2)由已知量求出，分量
Figure BDA0003347455400000069
稳态时为0，从无功功率的表达式中得出分量
Figure BDA00033474554000000610
稳态时为0，因此，计算得到两个包含功率联合定子磁链的变量：
Figure BDA0003347455400000071
通过上述公式计算功率联合定子磁链：
Figure BDA0003347455400000072
所述定子饱和电感计算公式为：
Figure BDA0003347455400000073
其中，LPF表示低通滤波器，Ls表示定子饱和电感，
Figure BDA0003347455400000074
Lr表示自学习前给定的转子电感值，Ls表示自学习前给定的定子饱和电感，Lm表示定子与转子的互感值。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种异步电机定子饱和电感值的自学习方法，在低速稳态下，将与负载有关的有功功率和与负载无关的无功功率分别计算后(该计算只需电机电压和电流，不需要电机参数)，无功功率的计算公式中去除了与负载相关的分量，只保留与磁链、定子频率和无功分量相关的分量，计算出磁链后，再根据磁链与定子饱和电感的关系，计算出定子饱和电感，从而使自学习的结果不受负载大小的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是异步电机在静止两相坐标系下的等效电路图。
图2是异步电机在静止两相坐标系下，Vs供电频率十分低时候的等效电路图。
图3是异步电机在旋转速度为同步转速的两相坐标系下的等效电路图。
图4是异步电机空载状态下在旋转速度为同步转速的两相坐标系下的等效电路图。
图5是本发明采用的闭环矢量控制原理图。
图6是本发明提供的自学习出定子饱和电感值的流程图。
图7是本发明提供的在不同定子磁场饱和程度下自学习出定子饱和电感值的示意图。
图1中，Rs是定子电阻，Lls是定子漏感，Lm是定转子的互感，Llr是转子的漏感，Rr是转子电阻，Vqds是定子电压的复合表达式，jωrλr是转子旋转速度在转子磁链作用下产生的电势。
图2中，Rs是定子电阻，Lls是定子漏感，Lm是定转子的互感，Llr是转子的漏感，Rr是转子电阻，Vqds是定子电压的复合表达式。
图3中，Rs是定子电阻，Lls是定子漏感，Lm是定转子的互感，Llr是转子的漏感，Rr是转子电阻，
Figure BDA0003347455400000081
是定子电压在同步旋转坐标系下的复合表达式，jωeλqds是坐标系同步旋转速度在定子磁链作用下产生的电势，j(ωe-ωr)λqdr是定子旋转速度与转子旋转速度的速度差在转子磁链作用下产生的电势，
Figure BDA0003347455400000091
分别是定子电流和转子电流在同步旋转坐标系下的复合表达式。
图4中，Rs是定子电阻，Lls是定子漏感，Lm是定转子的互感，jωeλqds是坐标系同步旋转速度在定子磁链作用下产生的电势。
图5中，1.第一PI调节器，2.第二PI调节器，3.第三PI调节器，4.第四PI调节器，5.静止坐标系向旋转坐标系转换单元，6.PWM脉冲调制单元，7.变频器，8.电流检测单元，9.异步电机，10.电机测速编码器，11.电机电压重构单元12.定子磁链幅值及角度计算单元，13.定子电流3/2变换单元，14.旋转坐标系向静止坐标系转换单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种异步电机定子饱和电感值的自学习方法，如图6所示，包括：
步骤1：改变定子磁链给定值
Figure BDA0003347455400000092
例如从70％额定磁链到130％额定磁链，也可以是其余数值，并不作具体限定，可根据需求进行设定；
步骤2：变频器控制异步电机运行在定子磁链给定值
Figure BDA0003347455400000093
下的矢量控制模式；具体如图5所示：
步骤21：将转速给定值ωγ *与电机测速编码器反馈的转速ωγ相减后通过第一PT调节器1生成转矩电流给定值
Figure BDA0003347455400000101
转矩电流给定值
Figure BDA0003347455400000102
与转矩电流反馈值
Figure BDA0003347455400000103
相减，经过第二PI调节器2生成转矩电压给定值
Figure BDA0003347455400000104
定子磁链给定值
Figure BDA0003347455400000105
与定子磁链反馈值
Figure BDA0003347455400000106
相减，经过第三PI调节器3生成励磁转矩电流给定值
Figure BDA0003347455400000107
励磁转矩电流给定值
Figure BDA0003347455400000108
与励磁转矩电流反馈值
Figure BDA0003347455400000109
相减，经过第四PI调节器4生成励磁电压给定值
Figure BDA00033474554000001010
步骤22：转矩电压给定值
Figure BDA00033474554000001011
和励磁电压给定值
Figure BDA00033474554000001012
经过静止坐标系向旋转坐标系转换单元5，对应生成静止坐标系下的转矩电压给定值vds *和静止坐标系下的励磁电压给定值vqs *，旋转坐标系与静止坐标系的夹角为θ，静止坐标系向旋转坐标系转换单元5采用的计算公式为：
Figure BDA00033474554000001013
Figure BDA00033474554000001014
步骤23：静止坐标系下的转矩电压给定值vds *和静止坐标系下的励磁电压给定值vqs *经过PWM脉冲调制单元6生成调制母线电压VDC的占空比数据DutyCycle，驱动变频器产生三相电压控制异步电机9旋转；
步骤24：异步电机的三相电流ias，ibs，ics通过电流检测单元8检测出来，经过定子电流3/2变换单元13转换为两相静止坐标系上的电流ids和iqs，两相静止坐标系上的电流ids和iqs经过旋转坐标系向静止坐标系转换单元14，得到转矩电流反馈值
Figure BDA00033474554000001015
和励磁转矩电流反馈值
Figure BDA00033474554000001016
定子电流3/2变换单元13采用的计算公式如下：
Figure BDA00033474554000001017
Figure BDA00033474554000001018
旋转坐标系向静止坐标系转换单元14采用的计算公式如下：
Figure BDA0003347455400000111
Figure BDA0003347455400000112
异步电机的三相电流ias，ibs，ics、变频器的母线电压VDC以及占空比数据DutyCycle经过电机电压重构单元11后得到两相静止坐标系上的电压vds和vqs；
步骤25：两相静止坐标系上的电压vds和vqs、两相静止坐标系上的电流ids和iqs通过定子磁链幅值及角度计算单元12计算得到旋转坐标系与静止坐标系的夹角和定子磁链反馈值
Figure BDA0003347455400000113
定子磁链幅值及角度计算单元12采用的计算公式如下：
λds＝∫(vds-Rsids)dt
λqs＝∫(vqs-Rsiqs)dt
Figure BDA0003347455400000114
Figure BDA0003347455400000115
Figure BDA0003347455400000116
其中，Rs表示定子电阻，ids和iqs表示两相静止坐标系上的电流，vds和vqs表示两相静止坐标系上的电压，θ表示旋转坐标系与静止坐标系的夹角。
步骤3：基于矢量控制模式下输出的异步电机的三相定子电流和定子电压计算异步电机的有功功率和无功功率；具体的：
Figure BDA0003347455400000117
Figure BDA0003347455400000118
在定子磁链定向的坐标系下，电机定子电压的表达式为(公式7)(公式8)，其中
Figure BDA0003347455400000119
表示用于定子饱和电感值计算的功率联合定子磁链：
Figure BDA00033474554000001110
Figure BDA00033474554000001111
Figure BDA0003347455400000121
将公式(7)、(8)代入公式(5)、(6)，得到
Figure BDA0003347455400000122
Figure BDA0003347455400000123
其中，pe表示异步电机的有功功率，Qe表示异步电机的无功功率，Rs表示定子电阻，we表示定子频率，P表示微分运算，
Figure BDA0003347455400000124
表示定子电压矢量在同步旋转坐标轴上的投影，
Figure BDA0003347455400000125
表示定子电压矢量在同步旋转坐标轴的垂直轴上的投影。
从有功功率的表达式中得出分量Rs(ids 2+iqs 2)由已知量求出，分量
Figure BDA0003347455400000126
稳态时为0，从无功功率的表达式中得出分量
Figure BDA0003347455400000127
稳态时为0，因此，计算得到两个包含定子磁链的变量：
Figure BDA0003347455400000128
Figure BDA0003347455400000129
步骤4：基于有功功率和无功功率计算定子饱和电感；具体为：
由公式(12)、(13)可以得到功率联合定子磁链的表达式：
Figure BDA0003347455400000131
从表达式中可以看出，电机运行在稳态时，最终得到的等号右边定子磁链的表达式与电机负载转矩电流
Figure BDA0003347455400000132
无关。
在定子磁场定向坐标系下，功率联合定子磁链和转差频率的表达式为：
Figure BDA0003347455400000133
Figure BDA0003347455400000134
电机运行在稳态时，所有微分运算p的结果为0，因此将公式(16)代入到公式(15)中，得到：
Figure BDA0003347455400000135
从公式(17)中求出定子饱和电感的表达式为：
Figure BDA0003347455400000136
因此，定子饱和电感的获取方法如下：
Figure BDA0003347455400000137
其中，LPF表示低通滤波器，Ls表示定子饱和电感,
Figure BDA0003347455400000138
Lr表示自学习前给定的转子电感值，Ls表示自学习前给定的定子饱和电感，Lm表示，
通过公式(19)可以看出，定子饱和电感的获取与电机负载转矩电流
Figure BDA0003347455400000139
无关，只与电机励磁转矩电流
Figure BDA00033474554000001310
有关。
在学习定子饱和电感值之前，矢量控制需要的电机参数，例如定子电阻Rs、转子电阻Rr、定子总漏感σLs可通过公开的技术进行获取，而自学习前给定的定子饱和电感Ls和自学习前给定的转子电感值Lr虽然还没有自学习出来，可通过经验公式给定。
步骤5：判断定子饱和电感是否收敛，收敛的意思是定子饱和电感值在一段时间内(例如0.5秒)的变化值小于某个阈值，若收敛则将自学习出的定子饱和电感作为矢量控制采用的定子饱和电感初始值，且更改磁链给定值，否则返回步骤2继续进行矢量控制且继续等待收敛(如果超过某一预设的时间仍不收敛，则说明自学习失败。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种异步电机定子饱和电感值的自学习方法，其特征在于，包括：
改变定子磁链给定值
Figure FDA0003347455390000011
变频器控制异步电机运行在所述定子磁链给定值
Figure FDA0003347455390000012
下的矢量控制模式；
基于矢量控制模式下输出的异步电机的三相定子电流和定子电压计算异步电机的有功功率和无功功率；
基于所述有功功率和所述无功功率计算定子饱和电感；
判断所述定子饱和电感是否收敛，若收敛则将所述定子饱和电感作为初始值，否则继续进行矢量控制模式等待收敛。
2.根据权利要求1所述的一种异步电机定子饱和电感值的自学习方法，其特征在于，所述矢量控制模式具体包括以下步骤：
将转速给定值ωγ *与电机测速编码器反馈的转速ωγ相减后通过第一PT调节器生成转矩电流给定值
Figure FDA0003347455390000013
所述转矩电流给定值
Figure FDA0003347455390000014
与转矩电流反馈值
Figure FDA0003347455390000015
相减，经过第二PI调节器生成转矩电压给定值
Figure FDA0003347455390000016
所述定子磁链给定值
Figure FDA0003347455390000017
与定子磁链反馈值
Figure FDA0003347455390000018
相减，经过第三PI调节器生成励磁转矩电流给定值
Figure FDA0003347455390000019
所述励磁转矩电流给定值
Figure FDA00033474553900000110
与励磁转矩电流反馈值
Figure FDA00033474553900000111
相减，经过第四PI调节器生成励磁电压给定值
Figure FDA00033474553900000112
所述转矩电压给定值
Figure FDA00033474553900000113
和所述励磁电压给定值
Figure FDA00033474553900000114
经过静止坐标系向旋转坐标系转换单元，对应生成静止坐标系下的转矩电压给定值vds *和静止坐标系下的励磁电压给定值vqs *，旋转坐标系与静止坐标系的夹角为θ；
所述静止坐标系下的转矩电压给定值vds *和所述静止坐标系下的励磁电压给定值vqs *经过PWM脉冲调制单元生成调制母线电压VDC的占空比数据DutyCycle，驱动变频器产生三相电压控制异步电机旋转；
异步电机的三相电流ias，ibs，ics通过电流检测单元检测出来，经过定子电流3/2变换单元转换为两相静止坐标系上的电流ids和iqs，所述两相静止坐标系上的电流ids和iqs经过旋转坐标系向静止坐标系转换单元，得到所述转矩电流反馈值
Figure FDA0003347455390000021
和所述励磁转矩电流反馈值
Figure FDA0003347455390000022
异步电机的三相电流ias，ibs，ics、变频器的母线电压VDC以及占空比数据DutyCycle经过电机电压重构单元后得到两相静止坐标系上的电压vds和vqs；
所述两相静止坐标系上的电压vds和vqs、所述两相静止坐标系上的电流ids和iqs通过定子磁链幅值及角度计算单元计算得到所述旋转坐标系与静止坐标系的夹角和所述定子磁链反馈值
Figure FDA0003347455390000023
3.根据权利要求2所述的一种异步电机定子饱和电感值的自学习方法，其特征在于，所述静止坐标系向旋转坐标系转换单元采用的计算公式为：
Figure FDA0003347455390000024
Figure FDA0003347455390000025
其中，θ表示旋转坐标系与静止坐标系的夹角，
Figure FDA0003347455390000026
表示转矩电压给定值，
Figure FDA0003347455390000027
表示励磁电压给定值，vds *表示静止坐标系下的转矩电压给定值，vqs *表示静止坐标系下的励磁电压给定值。
4.根据权利要求2所述的一种异步电机定子饱和电感值的自学习方法，其特征在于，所述定子电流3/2变换单元采用的计算公式如下：
Figure FDA0003347455390000028
Figure FDA0003347455390000029
其中，ias，ibs，ics表示异步电机的三相电流，ids和iqs表示两相静止坐标系上的电流。
5.根据权利要求2所述的一种异步电机定子饱和电感值的自学习方法，其特征在于，所述旋转坐标系向静止坐标系转换单元采用的计算公式如下：
Figure FDA00033474553900000210
Figure FDA00033474553900000211
其中，
Figure FDA0003347455390000031
表示转矩电流反馈值，
Figure FDA0003347455390000032
表示励磁转矩电流反馈值，ids和iqs表示两相静止坐标系上的电流，θ表示旋转坐标系与静止坐标系的夹角。
6.根据权利要求2所述的一种异步电机定子饱和电感值的自学习方法，其特征在于，所述定子磁链幅值及角度计算单元采用的计算公式如下：
λds＝∫(vds-Rsids)dt
λqs＝∫(vqs-Rsiqs)dt
Figure FDA0003347455390000033
Figure FDA0003347455390000034
Figure FDA0003347455390000035
其中，Rs表示定子电阻，ids和iqs表示两相静止坐标系上的电流，vds和vqs表示两相静止坐标系上的电压，θ表示旋转坐标系与静止坐标系的夹角。
7.根据权利要求2所述的一种异步电机定子饱和电感值的自学习方法，其特征在于，所述异步电机的有功功率和无功功率的计算公式为：
Figure FDA0003347455390000036
Figure FDA0003347455390000037
其中，pe表示异步电机的有功功率，Qe表示异步电机的无功功率，Rs表示定子电阻，we表示定子频率，P表示微分运算，
Figure FDA0003347455390000038
表示功率联合定子磁链。
8.根据权利要求7所述的一种异步电机定子饱和电感值的自学习方法，其特征在于，所述定子饱和电感计算过程为：
从有功功率的表达式中得出分量Rs(ids 2+iqs 2)由已知量求出，分量
Figure FDA0003347455390000041
稳态时为0，从无功功率的表达式中得出分量
Figure FDA0003347455390000042
稳态时为0，因此，计算得到两个包含定子磁链的变量：
Figure FDA0003347455390000043
Figure FDA0003347455390000044
通过上述公式计算功率联合定子磁链
Figure FDA0003347455390000045
Figure FDA0003347455390000046
所述定子饱和电感计算公式为：
Figure FDA0003347455390000047
其中，LPF表示低通滤波器，Ls表示定子饱和电感,
Figure FDA0003347455390000048
Lr表示自学习前给定的转子电感值，Ls表示自学习前给定的定子饱和电感，Lm表示定子与转子的互感值。
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