CN1303753C - 交流异步电机的无速度传感器逆控制器 - Google Patents
交流异步电机的无速度传感器逆控制器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1303753C CN1303753C CNB2005100404171A CN200510040417A CN1303753C CN 1303753 C CN1303753 C CN 1303753C CN B2005100404171 A CNB2005100404171 A CN B2005100404171A CN 200510040417 A CN200510040417 A CN 200510040417A CN 1303753 C CN1303753 C CN 1303753C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- output
- controller
- inputs
- inverse
- induction motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 22
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 18
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
本发明是交流异步电机的无速度传感器逆控制器,其结构是线性闭环控制器中的磁链控制器、转速控制器的输出端分别接异步电机的逆系统的输入端,异步电机的逆系统的输出端分别接空间矢量脉宽调制模块的输入端,异步电机的逆系统的另外五个输入端分别接转速与转子磁链观测器中的Clarke变换的输出端和转速与扩展的卡尔曼滤波器的输出端,Clarke变换的输出端对应连接卡尔曼滤波器的四个输入端,卡尔曼滤波器的输出端分别接线性闭环控制器中的磁链控制器、转速控制器的输入端。优点:获得优良的调速和抗负载扰动的电机运行性能和高精度的转速跟踪控制性能。系统不需要在电机转轴上安装速度传感器,硬件简单,运行可靠,实现成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及的是交流异步电机的无速度传感器逆控制器,适用于交流异步电机或交流永磁同步电机的高性能调速或伺服控制,属于电力传动控制设备的
技术领域。
背景技术
目前,在工业电气传动与伺服系统中,采用交流电机替代直流电机成为一种发展方向。交流电机由于具有结构简单、维护方便、大容量、不需要换向器等优点,在实际中的应用越来越多。在工业应用领域,一般采用通用变频器来驱动交流电机运行,变频器的控制方法主要有两种:开环恒压频比控制和闭环矢量控制。开环恒压频比控制一般用于调速性能要求不高的应用场合,如空调器、洗衣机以及风机和泵类的调速,具有软起动和节能降耗的作用;对于调速和伺服控制性能要求较高的应用场合,如大功率传送带、机床、机器人、钢材轧制生产线以及造纸厂生产线等,则采用闭环矢量控制。闭环矢量控制的实现,通常需要在电机转轴上安装速度传感器来获取转速反馈信号。安装速度传感器使系统硬件结构复杂,降低了系统运行的可靠性,增加了系统实现成本。使采用闭环矢量控制的交流电机调速系统的应用受到很大限制。因此,如何使交流电机在不安装速度传感器的条件下,获得优良的电机转速和位置控制性能,是一个很有意义和急待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种无需在电机转轴上安装速度传感器、硬件结构简单、易于实现,运行可靠的交流异步电机的无速度传感器控制器。本发明的技术解决方案:其结构由线性闭环控制器、异步电机的逆系统、空间矢量脉宽调制模块、转速与转子磁链观测器构成,其中线性闭环控制器中的磁链控制器、转速控制器的输出端分别接异步电机的逆系统的二个输入端,异步电机的逆系统的二个输出端分别接空间矢量脉宽调制模块的二个输入端,异步电机的逆系统的另外五个输入端中的二个输入端接转速与转子磁链观测器中的Clarke变换的输出端异步电机的逆系统的另三个输入端接转速与转子磁链观测器中的扩展的卡尔曼滤波器的输出端,Clarke变换的四个输出端对应连接卡尔曼滤波器的四个输入端,卡尔曼滤波器的输出端分别接线性闭环控制器中的磁链控制器、转速控制器的输入端。
本发明的优点:可用于许多不宜在电机轴上安装传感器,并要求有高精度调速和高可靠性运行性能的工业电气传动应用场合,可显著提高异步电机无速度传感器调速系统的控制性能。用于构造新型的异步电机控制器,实现异步电机无速度传感器的高精度转速控制。不仅可应用于以异步电机为动力装置的交流传动系统,在以其它类型的交流电机(交流永磁同步电机、直流无刷电机等)为动力装置的交流传动和交流伺服系统中也有非常广阔的应用前景。
附图说明
图1是复合被控对象的原理图。
图2是伪线性系统的结构图、等效图。
图3是图2的等效图。
图4是闭环解耦控制系统的结构图。
图5是转速与转子磁链估计器的结构图。
图6是采用无速度传感器逆控制器对复合被控对象进行控制的原理图。
图7是以数字信号处理器作为无速度传感器逆控制器实现的本发明装置组成的结构示意图。
图8是采用数字信号处理器作为无速度传感器逆控制器对异步电机进行控制时的运行程序框图。
图中的1是功率逆变器(CM15MD/MDL-12H)、2是交流异步电机(Y90S-4)、3是负载、4是复合被控对象、5是空间矢量脉宽调制(SVPWM)模块、6是异步电机的逆系统、7是伪线性系统、8是线性闭环控制器(含磁链控制器、转速控制器)、9是扩展的卡尔曼滤波器、10是Clarke变换(3/2变换)、11是转速与转子磁链观测器、12是无速度传感器逆控制器、13是霍尔传感器(2个LM25-NP和2个LV25-NP)、14是数字信号处理器(TMS320LF2407)、15是、16是磁链控制器(PD控制器)、17是转速控制器(PD控制器)、18是转子磁链子系统、19是转速子系统。
具体实施方式
对照附图6,交流异步电机的无速度传感器逆控制器由线性闭环控制器8、异步电机的逆系统6、空间矢量脉宽调制模块5、转速与转子磁链观测器11构成,其中线性闭环控制器8中的磁链控制器16、转速控制器17的输出端分别接异步电机的逆系统6的二个输入端,异步电机的逆系统6的输出端usα、usβ分别接空间矢量脉宽调制模块5的二个输入端,异步电机的逆系统6的另外五个输入端中的二个输入端接转速与转子磁链观测器11中的Clarke变换10的输出端isα、isβ,异步电机的逆系统6的另三个输入端接转速与转子磁链观测器11中的扩展的卡尔曼滤波器9的输出端
Clarke变换10的输出端isα、isβ、usα、usβ对应连接扩展的卡尔曼滤波器9的四个输入端,扩展的卡尔曼滤波器9的输出端
分别接线性闭环控制器8中的磁链控制器16、转速控制器17的输入端。
所述的空间矢量脉宽调制模块5的三个输出端Sa、Sb、Sc对应连接复合被控对象4中的功率逆变器1的三个输入端,功率逆变器1中的三个输出端ua、ub、uc分别接复合被控对象4中的交流异步电机2的三个输入端,功率逆变器1中的输出端ua、ub分别接霍尔传感器13的电流输入端ia、ib和电压输入端ua、ub,霍尔传感器13的输出端ia、ib、ua、ub对应连接交流异步电机的无速度传感器逆控制器12中转速与转子磁链观测器11中的Clarke变换10的四个输入端。复合被控对象4中的交流异步电机2的输出端接负载3。
对照附图7,其中异步电机逆系统、线性闭环控制器、SVPWM模块和转速与转子磁链观测器由数字信号处理器即DSP控制器通过软件来实现。DSP控制器采用TI公司的电机控制专用芯片TMS320LF2407,功率逆变器采用三菱公司的PIM模块CM15MD/MDL-12H、霍尔传感器采用瑞士LEM公司的2个LM25-NP和2个LV25-NP。交流异步电机参数为:额定功率PN=1.1kW,额定转速ωrN=1420r/min,极对数np=2,定子电感Ls=0.574H,转子电感Lr=0.580H,互感Lm=0.55H,转子惯量J=0.0021kgm2,定子电阻Rs=5.9Ω,转子电阻Rr=5.6Ω。对照附图8,异步电机的逆系统6、空间矢量脉宽调制模块5、线性闭环控制器8和转速与转子磁链观测器11为采用数字信号处理器14,通过编制程序软件来实现。
实施时,首先由功率逆变器、异步电机及其负载组成一个复合被控对象,该复合被控对象等效为静止两相坐标系(αβ坐标系)下的一个5阶微分方程,
上式中np为异步电机的极对数,J为转动惯量,
Rs、Rr分别为定、转子电阻;Ls、Lr和Lm为定、转子自感及互感;状态变量x=[isα,isβ,ψrα,ψrβ,ωr]τ;输入控制量为u=[usα,usβ]τ;其中isα、isβ和ψrα、ψrβ分别为定子电流和转子磁链的a、β分量,ωr为转子角速度;usα、usβ分别为定子电压的a、β分量。
由该方程可解得复合被控对象的逆系统
将逆系统串接在复合被控对象之前,逆系统与复合被控对象合成为由2个二阶积分子系统(s-2),即一个转子磁链二阶子系统和一个转速二阶子系统,从而将一个复杂的多变量非线性系统的控制转化为二个简单的二阶积分子系统的控制。对于已经解耦的2个二阶积分子系统,采用一种线性系统的综合方法,如PID或极点配置等,分别作出一个磁链控制器和一个转速控制器。最终形成由闭环线性控制器、逆系统、SVPWM模块和扩展的卡尔曼滤波器4个部分组成的无速度传感器的逆控制器,对功率逆变器与交流异步电机系统进行控制。根据不同的要求,可选择不同的硬件和软件来实现。
Claims (4)
1、交流异步电机的无速度传感器逆控制器,其特征是由线性闭环控制器(8)、异步电机的逆系统(6)、空间矢量脉宽调制模块(5)、转速与转子磁链观测器(11)构成,其中线性闭环控制器(8)中的磁链控制器(16)、转速控制器(17)的输出端分别接异步电机的逆系统(6)的二个输入端,异步电机的逆系统(6)的输出端usα、usβ分别接空间矢量脉宽调制模块(5)的二个输入端,异步电机的逆系统(6)的另外五个输入端中的二个输入端接转速与转子磁链观测器(11)中的Clarke变换(10)的输出端isα、isβ,异步电机的逆系统(6)的另三个输入端接转速与转子磁链观测器(11)中的扩展的卡尔曼滤波器(9)的输出端
Clarke变换(10)的输出端isα、isβ、usα、usβ对应连接扩展的卡尔曼滤波器(9)的四个输入端,扩展的卡尔曼滤波器(9)的输出端
分别接线性闭环控制器(8)中的磁链控制器(16)、转速控制器(17)的输入端,Clarke变换(10)的输入端ia、ib、ua、ub对应连接霍尔传感器(13)的输出端ia、ib、ua、ub。
2、根据权利要求1所述的交流异步电机的无速度传感器逆控制器,其特征是空间矢量脉宽调制模块(5)的三个输出端Sa、Sb、Sc对应连接复合被控对象(4)中的功率逆变器(1)的三个输入端,功率逆变器(1)中的三个输出端ua、ub、uc分别接复合被控对象(4)中的交流异步电机(2)的三个输入端,功率逆变器(1)中的输出端ua、ub分别接霍尔传感器(13)的电流输入端ia、ib和电压输入端ua、ub,霍尔传感器(13)的输出端ia、ib、ua、ub对应连接交流异步电机的无速度传感器逆控制器(12)中转速与转子磁链观测器(11)中的Clarke变换(10)的四个输入端。
3、根据权利要求2所述的交流异步电机的无速度传感器逆控制器,其特征是复合被控对象(4)中的交流异步电机(2)的输出端接负载(3)。
4、根据权利要求1所述的交流异步电机的无速度传感器逆控制器,其特征在于异步电机的逆系统(6)、空间矢量脉宽调制模块(5)、线性闭环控制器(8)和转速与转子磁链观测器(11)为采用数字信号处理器(14),通过编制程序软件来实现。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2005100404171A CN1303753C (zh) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | 交流异步电机的无速度传感器逆控制器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2005100404171A CN1303753C (zh) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | 交流异步电机的无速度传感器逆控制器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1710802A CN1710802A (zh) | 2005-12-21 |
CN1303753C true CN1303753C (zh) | 2007-03-07 |
Family
ID=35706995
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB2005100404171A Expired - Fee Related CN1303753C (zh) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | 交流异步电机的无速度传感器逆控制器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN1303753C (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100433537C (zh) * | 2006-03-08 | 2008-11-12 | 江苏大学 | 无轴承交流异步电机神经网络逆解耦控制器的控制方法 |
CN101699762B (zh) * | 2009-11-06 | 2011-12-07 | 西安工程大学 | 一种交流电动机变频调速动态控制方法 |
CN102176653A (zh) * | 2011-01-19 | 2011-09-07 | 哈尔滨工业大学 | 带指数渐消因子的卡尔曼滤波器的感应电机转速观测方法 |
US9190925B2 (en) * | 2011-11-22 | 2015-11-17 | Panasonic Corporation | AC converter for converting a single-phase input AC voltage into a three-phase output AC voltage |
CN103187918B (zh) * | 2011-12-29 | 2015-06-03 | 中国北车股份有限公司 | 牵引逆变器控制方法及装置 |
CN114977936B (zh) * | 2022-01-24 | 2023-01-20 | 北华大学 | 一种μ综合实现的高性能异步电机矢量控制变频调速方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08251990A (ja) * | 1995-03-06 | 1996-09-27 | Sony Corp | ステッピングモータ駆動制御回路 |
CN1431769A (zh) * | 2003-02-20 | 2003-07-23 | 东南大学 | 感应电机的神经网络逆控制变频器及构造方法 |
CN1431768A (zh) * | 2003-02-20 | 2003-07-23 | 东南大学 | 恒压频比变频调速系统的神经网络逆复合控制器构造方法 |
CN1482731A (zh) * | 2003-07-28 | 2004-03-17 | 东南大学 | 两感应电机的神经网络逆同步控制变频器的构造方法 |
CN1484372A (zh) * | 2003-07-28 | 2004-03-24 | 东南大学 | 两变频调速电机系统的神经网络逆同步控制器构造方法 |
-
2005
- 2005-06-07 CN CNB2005100404171A patent/CN1303753C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08251990A (ja) * | 1995-03-06 | 1996-09-27 | Sony Corp | ステッピングモータ駆動制御回路 |
CN1431769A (zh) * | 2003-02-20 | 2003-07-23 | 东南大学 | 感应电机的神经网络逆控制变频器及构造方法 |
CN1431768A (zh) * | 2003-02-20 | 2003-07-23 | 东南大学 | 恒压频比变频调速系统的神经网络逆复合控制器构造方法 |
CN1482731A (zh) * | 2003-07-28 | 2004-03-17 | 东南大学 | 两感应电机的神经网络逆同步控制变频器的构造方法 |
CN1484372A (zh) * | 2003-07-28 | 2004-03-24 | 东南大学 | 两变频调速电机系统的神经网络逆同步控制器构造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1710802A (zh) | 2005-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1303753C (zh) | 交流异步电机的无速度传感器逆控制器 | |
CN1273729C (zh) | 兆瓦级风电机组变速、变距控制系统 | |
CN101499753B (zh) | 基于永磁无刷直流电机的无刷伺服控制系统和驱动装置 | |
CN101814892B (zh) | 无轴承同步磁阻电机基于支持向量机逆系统复合控制器 | |
CN101299586B (zh) | 永磁同步电机的无速度传感器逆控制变频调速器及构造法 | |
CN106059419B (zh) | 一种永磁同步电机并联矢量控制方案 | |
CN1881767A (zh) | 风力发电用全功率型交直交变流器的控制结构 | |
CN101931353B (zh) | 汽车空调风扇用无刷直流电机控制方法 | |
CN111756288A (zh) | 一种提升永磁同步电机无位置传感器估算性能的方法 | |
CN104393808B (zh) | 一种高压断路器直线电机操动机构的自抗扰控制器 | |
CN101741297A (zh) | 无轴承同步磁阻电机径向位置模糊补偿逆控制方法及装置 | |
CN111756286A (zh) | 一种高性能鲁棒永磁同步轮毂电机复合控制器 | |
CN100552852C (zh) | 高压断路器动触头位置伺服控制装置及方法 | |
CN109412491A (zh) | 一种基于双滑模控制的永磁同步电主轴直接转矩调速系统及方法 | |
CN102684400A (zh) | Halbach阵列永磁高效节能纺织电机 | |
CN2805220Y (zh) | 交流异步电机的无速度传感器逆控制变频器 | |
CN1885708A (zh) | 无轴承同步磁阻电机前馈补偿控制器的构造方法 | |
US11705838B2 (en) | Vibration compensation controller with neural network band-pass filters for bearingless permanent magnet synchronous motor | |
CN201213246Y (zh) | 永磁同步电机的无速度传感器逆控制器 | |
Kumar et al. | DTC-SCIM drive using classical switching table & SVPWM methods based on PI controller | |
CN114567141A (zh) | 一种大推力往复运动永磁同步直线电机控制方法 | |
CN1797936A (zh) | 无速度传感器异步电机变频调速的转矩控制方法 | |
CN113972880B (zh) | 一种单台逆变器驱动多并联开关磁阻电机系统的控制方法 | |
Vajsz et al. | Overload-Capability Analysis of PMSM Servo-and Robot-Drives Using DTC-SVM Methods: Part 1 | |
Javadi | Induction motor drive using fuzzy logic |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |