專利名稱：與無(wú)傳感器感應(yīng)電動(dòng)機(jī)有關(guān)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及全階磁通量觀測(cè)器的使用、特別涉及無(wú)速度傳感器感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在再生模式下全階通量觀測(cè)器的穩(wěn)定。
背景技術(shù)：
在過去的幾年里，無(wú)速度傳感器感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)有了顯著地發(fā)展。對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)講，速度適應(yīng)全階磁通量觀測(cè)器[1]，[2]是很有前途的磁通量估計(jì)器。速度適應(yīng)觀測(cè)器包括一個(gè)隨速度適應(yīng)環(huán)增大的狀態(tài)變量觀測(cè)器。觀測(cè)器的增益和速度適應(yīng)定律決定了觀測(cè)器的動(dòng)態(tài)特性。
傳統(tǒng)的適應(yīng)速度定律最初由李雅普諾夫穩(wěn)定性定理[1]或者Popov超穩(wěn)定性定理[2]導(dǎo)出。然而，適應(yīng)定律的穩(wěn)定性沒有保證，因?yàn)樵诶钛牌罩Z夫穩(wěn)定性定理[1]中使用了一些關(guān)于不可測(cè)量狀態(tài)的有爭(zhēng)議性的假設(shè)，而且正實(shí)性條件不滿足[2]。眾所周知，在再生模式下，低速條件下會(huì)有一個(gè)不穩(wěn)定區(qū)域[3]-[5]。再生模式低速操作對(duì)于基于電壓模式的估計(jì)器也是有問題的，如[6]顯示的那樣。
對(duì)速度適應(yīng)全階磁通量觀測(cè)器來(lái)講，在理論上，不穩(wěn)定區(qū)域的大小會(huì)減少，或者甚至通過選擇合適的觀測(cè)器增益可以消除這個(gè)不穩(wěn)定區(qū)域[3]，[5]。然而，基于所進(jìn)行的仿真來(lái)看，方法[3]和[5]對(duì)電動(dòng)機(jī)參數(shù)的非常小誤差非常敏感。并且，從再生模式下低速操作到高速操作或者電動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式操作的無(wú)縫轉(zhuǎn)換是一個(gè)問題。
另一個(gè)校正不穩(wěn)定性的方法是修正速度適應(yīng)定律。這個(gè)方法看起來(lái)幾乎是不可能的。在[7]中，對(duì)于一個(gè)基于濾波反電動(dòng)勢(shì)的觀測(cè)器的誤差投影方向進(jìn)行了討論(但是沒有進(jìn)行研究)。在[8]和[9]中，用定子磁通量估計(jì)代替了適應(yīng)定律中的轉(zhuǎn)子磁通量估計(jì)，但是沒有消除不穩(wěn)定區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)可以解決上述問題的方法。發(fā)明的目的通過一個(gè)方法得以實(shí)現(xiàn)，該方法的特征在獨(dú)立的權(quán)利要求中說明。從屬權(quán)利要求中公開了本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式。
本發(fā)明提出的方法是基于修正的速度適應(yīng)定律，其中，在再生模式低速操作時(shí)，改變誤差投影方向。因此，代替僅利用與估計(jì)的磁通量正交的電流估計(jì)誤差，還利用了再生模式下的平行分量。
本發(fā)明提出方法的優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)傳感器的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制將在包括低速再生模式下的所有操作點(diǎn)上穩(wěn)定。利用基于本發(fā)明提出的方法對(duì)一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制是可以快速實(shí)現(xiàn)，且操作可靠。


下面，利用最優(yōu)的實(shí)施例并參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地描述。其中，圖1和圖2描述的是電流估計(jì)誤差的軌跡；圖3a描述的是利用現(xiàn)有技術(shù)的速度適應(yīng)定律的觀測(cè)器的線性化模式圖；圖3b描述的是利用依照本發(fā)明的速度適應(yīng)定律的觀測(cè)器的線性化模式圖；圖4a顯示的是現(xiàn)有技術(shù)的速度適應(yīng)定律的部分根軌跡；圖4b顯示的是本發(fā)明的速度適應(yīng)定律的部分根軌跡；圖5顯示的是試驗(yàn)設(shè)置；圖6顯示的是一個(gè)轉(zhuǎn)子磁通量定向控制器；圖7a-b和圖8顯示的是再生模式下的試驗(yàn)結(jié)果；圖9a顯示的是仿真結(jié)果；圖9b顯示的是試驗(yàn)結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
在描述中，首先定義感應(yīng)電動(dòng)機(jī)模型和速度適應(yīng)磁通量觀測(cè)器。然后，利用穩(wěn)態(tài)分析說明本發(fā)明解決的問題以及根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案。還利用線性化系統(tǒng)的根軌跡研究了其穩(wěn)定性。最后，在描述基于轉(zhuǎn)子磁通量定向的控制系統(tǒng)后，給出了仿真和試驗(yàn)結(jié)果。
感應(yīng)電動(dòng)機(jī)模型一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)Γ型等效電路的參數(shù)是定子電阻Rs，轉(zhuǎn)子電阻RR，定子暫態(tài)電感L’s以及磁化電感LM。轉(zhuǎn)子的角速度用ωm，參考坐標(biāo)系統(tǒng)的角速度用ωk表示，定子電流空間矢量用is表示，定子電壓用us表示。當(dāng)定子磁通ψs和轉(zhuǎn)子磁通ψR(shí)被選作狀態(tài)變量時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)空間表達(dá)式變成
其中，狀態(tài)向量是X＝[ψs，ψR(shí)]T，并且根據(jù)Γ型等效電路參數(shù)表示的參數(shù)是σ＝L’s/(LM+L’s)，τ’s＝L’s/Rs并且τ’r＝σLM/RR。電磁轉(zhuǎn)矩如下式Ts=32pIm{i‾Rψ‾R*}=32p1L′sIm{ψ‾sψ‾R*}---(2)]]>其中，p是極點(diǎn)對(duì)的數(shù)目，復(fù)共軛用標(biāo)志*表示。在說明中，使用了在表I中給出的一個(gè)2.2kW的四極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)。應(yīng)該理解這些參數(shù)僅僅用來(lái)解釋本發(fā)明。
依照本發(fā)明提出的方法包括確定感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電流矢量和確定感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子電壓矢量。例如，電流矢量可以通過測(cè)量電流來(lái)得到。在一個(gè)三相系統(tǒng)中，通常需要測(cè)量?jī)蓚€(gè)電流。
例如，電壓矢量可以通過在饋電給電動(dòng)機(jī)的設(shè)備中測(cè)量電壓得到。該設(shè)備通常是一個(gè)具有直流電壓中間電路的頻率轉(zhuǎn)換器。通過測(cè)量該電壓并且將其與輸出開關(guān)的狀態(tài)信息結(jié)合，得到輸出電壓矢量。
速度適應(yīng)全階磁通量觀測(cè)器通常，定子電流和轉(zhuǎn)子磁通量在全階磁通量觀測(cè)器中被用作狀態(tài)變量。然而，最好選擇定子和轉(zhuǎn)子磁通量作為狀態(tài)變量。因?yàn)檫@允許觀測(cè)器與定子磁通量定向控制或直接轉(zhuǎn)矩控制[8]和轉(zhuǎn)子磁通量定向控制一起使用。因此，全階磁通量觀測(cè)器被定義為
X‾^·=A^X^‾+Bu‾s+L‾(i‾s-i‾^s)---(3a)]]>i‾^s=CX‾^---(3b)]]>其中，觀測(cè)器狀態(tài)變量是X‾=[ψ‾^sψ‾^R]T,]]>系統(tǒng)矩陣和觀測(cè)器增益分別是A‾^=-1τs′-jωk1τs′1-στr′-1τr′-j(ωk-ω^m),L‾=l‾sl‾r---(3c)]]>其中，估計(jì)量分別用符號(hào)^表示。
觀測(cè)器增益簡(jiǎn)單的觀測(cè)器增益l‾s=λ[1+jsgn(ω^m)],l‾r=λ[-1+jsgn(ω^m)]---(4a)]]>其中λ=λ′|ω^m|ωλif|ω^m|<ωλλ′if|ω^m|≥ωλ]]>給出了從速度為0到很高的速度[11]的令人滿意的工作狀態(tài)。參數(shù)λ’和ωλ是正常數(shù)。參數(shù)λ’可以看作一個(gè)阻抗，這對(duì)為不同大小的電動(dòng)機(jī)選擇λ’是很有幫助的。在說明中，觀測(cè)器增益通過λ’＝10Ω，ωλ＝1p.u來(lái)確定。
速度適應(yīng)定律現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)的速度適應(yīng)定律是ω^m=-γpIm{(i‾s-i‾^s)ψ‾^R*}-γi∫Im{(i‾s-i‾^s)ψ‾^R*}dt---(5)]]>其中γp和γi是適應(yīng)增益。僅使用與估計(jì)的轉(zhuǎn)子磁通量正交的電流估計(jì)誤差來(lái)估計(jì)速度。除在再生模式的低速條件下，適應(yīng)定律工作良好。在說明中，增益γp＝10(Nm·s)-1，γi＝10000(Nm·s2)-1。
依照本發(fā)明依照本發(fā)明的適應(yīng)速度定律如下ω^m=-γpIm{(i‾s-i‾^s)ψ‾^R*e-jφ}-γi∫Im{(i‾s-i‾^s)ψ‾^R*e-jφ}dt---(6)]]>其中，角度Φ改變誤差投影的方向。換句話講，當(dāng)Φ≠0時(shí)，與估計(jì)的轉(zhuǎn)子磁通量平行的電流估計(jì)誤差分量也被使用。需要利用誤差投影方向的改變來(lái)穩(wěn)定再生模式下的低速操作。利用(6)計(jì)算是簡(jiǎn)單的，因?yàn)镮m(ab*}可以被理解為向量的叉積。在(6)的情況下，在定子電流估計(jì)誤差和估計(jì)的轉(zhuǎn)子磁通量之間計(jì)算叉積。
在速度適應(yīng)中，使用了估計(jì)的轉(zhuǎn)子磁鏈。該方法也適用于估計(jì)定子磁鏈。這使該方法用于許多矢量控制方法中。
穩(wěn)態(tài)分析基于(1)和(3)，狀態(tài)變量的估計(jì)誤差是e‾=X‾-X‾^,]]>定子電流誤差為e‾·=(A‾-L‾C)e‾+0jψ‾^R(ωm-ω^m)---(7a)]]>i‾s-i‾^s=Ce‾---(7b)]]>下面，認(rèn)為估計(jì)誤差e是穩(wěn)態(tài)并且使用被估計(jì)的轉(zhuǎn)子磁通量參考坐標(biāo)系即＝0，ωk＝ωs(這里ωs是定子角頻率)，并且ψ‾^R=ψ^R+j0·]]>對(duì)于一個(gè)給定的誤差 和一個(gè)利用定子角頻率ωs確定的工作點(diǎn)，滑差角頻率ωr＝ωs-ωm，和轉(zhuǎn)子磁通量估計(jì)量 對(duì)方程式(7)來(lái)講，很容易找到一個(gè)穩(wěn)態(tài)解。
穩(wěn)定區(qū)圖1描述的是當(dāng)滑差角頻率ωr從負(fù)額定滑差到正額定滑差變化時(shí)兩種不同速度估計(jì)誤差的電流估計(jì)誤差的軌跡。定子角頻率ωs＝0.1p·u，角頻率的的基值是2π50s-1?？梢钥吹剿俣日`差越大，電流估計(jì)誤差也越大。
圖1顯示的是當(dāng)滑差角頻率ωr從負(fù)額定滑差到正額定滑差變化時(shí)電流估計(jì)誤差的軌跡(額定滑差角頻率是0.05p·u)。定子角頻率是0.1p·u，并且顯示了兩種不同的速度估計(jì)誤差(0.002p·u和0.004p·u)。圖1使用的是估計(jì)的轉(zhuǎn)子磁通量參考坐標(biāo)系。
在圖1中，ωs＞0并且ω^m>ωm·]]>如果ωs＜0，軌跡位于右半平面。如果ω^m<ωm,]]>那么軌跡位于下半平面。
在估計(jì)的轉(zhuǎn)子磁通量參考坐標(biāo)系中，現(xiàn)有技術(shù)的適應(yīng)定律可簡(jiǎn)化為ω^m=-γp(isq-i^sq)ψ^R-γi∫(isq-i^sq)ψ^Rdt---(8)]]>因此，速度估計(jì)取決于誤差 如果ω^m>ωm,]]>那么條件isq-i^sq>0]]>應(yīng)該約束速度估計(jì)使其依次收斂。在圖1中，這個(gè)條件適用在包括再生模式操作的所有的滑差頻率(這里ωsωr＜0)。
不穩(wěn)定區(qū)域圖2顯示對(duì)于較小的定子角頻率ωs＝0.01p·u的電流估計(jì)誤差的軌跡。軌跡包括實(shí)曲線和表示了電流估計(jì)誤差的虛曲線。條件isq-i^sq>0]]>適用于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式操作，但是在再生模式且在高滑差時(shí)，該條件不適用。因此利用現(xiàn)有技術(shù)的適應(yīng)定律的觀測(cè)器變得不穩(wěn)定。
圖2顯示的是當(dāng)滑差角頻率ωr從負(fù)額定滑差到正額定滑差變化時(shí)電流估計(jì)誤差的軌跡。定子角頻率ωs＝0.01p·u，速度估計(jì)誤差是ω^m-ωm=0.002p.u.]]>。虛/實(shí)曲線顯示的是對(duì)應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)的適應(yīng)定律的軌跡。軌跡包括實(shí)曲線和對(duì)應(yīng)于與本發(fā)明有關(guān)的適應(yīng)定律的點(diǎn)劃曲線。圖2中，使用估計(jì)的轉(zhuǎn)子磁通量參考坐標(biāo)系。
基于圖2，可以注意到可以通過改變誤差投影的方向來(lái)穩(wěn)定再生模式。因此，考慮根據(jù)本發(fā)明方法的在估計(jì)的轉(zhuǎn)子磁通量參考坐標(biāo)系中的適應(yīng)定律(6)。在估計(jì)的磁通量參考坐標(biāo)系中，電流估計(jì)誤差是以系數(shù)exp(-jΦ)旋轉(zhuǎn)。因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)的適應(yīng)定律在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式下適用性很好，角度Φ選為φ=φmaxsgn(ωs)(1-|ωs|ωφ)if|ωs|<ωφandωsω^r<00otherwise---(9)]]>對(duì)于一個(gè)給定的電動(dòng)機(jī)，選Φmax＝0.44π(即80°)，ωΦ＝0.4p·u。在圖2中，從(9)產(chǎn)生的電流誤差軌跡包括實(shí)曲線和點(diǎn)劃曲線，為了得到點(diǎn)劃曲線，將虛曲線圍繞原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)78°。現(xiàn)在，條件isq-i^sq>0]]>對(duì)所有的滑差頻率有效。實(shí)際上，選擇(9)穩(wěn)定了整個(gè)再生區(qū)域。參數(shù)Φmax和ωΦ可以顯著地變化時(shí)而不會(huì)失去穩(wěn)定性。
依照本發(fā)明方法的適應(yīng)規(guī)律不限定于觀測(cè)器增益(4)。利用穩(wěn)態(tài)分析和線性化模型研究幾個(gè)觀測(cè)器增益。在一些情況下，例如當(dāng)使用[8]中提出的觀測(cè)器增益或零觀測(cè)器增益時(shí)，說完你之可以使用相同的Φmax、ωΦ連同觀測(cè)器增益的值。
線性化模型可以通過線性化方法來(lái)研究速度適應(yīng)觀測(cè)器的非線性和復(fù)雜的動(dòng)態(tài)性能。線性化的關(guān)鍵因素是使用同步參考坐標(biāo)系以便得到一個(gè)直流平衡點(diǎn)。下面，考慮電動(dòng)機(jī)和觀測(cè)器的動(dòng)態(tài)特性。即使模型中包括定子的動(dòng)態(tài)特性，線性化模型也與定子電壓無(wú)關(guān)，因此和電流控制器無(wú)關(guān)。
估計(jì)誤差在轉(zhuǎn)子磁通量參考坐標(biāo)系中，(7a)的線性化模型變成[11]
e‾·=(A‾0-L‾0C)e‾+0jψR0(ωm-ω^m)---(10a)]]>這里，平衡點(diǎn)數(shù)用下標(biāo)0表示，系統(tǒng)矩陣和觀測(cè)器增益分別是A‾0=--1τs′jωs01τs′1-στr′-1τr′-jωr0·L‾0=l‾s0l‾r0---(10b)]]>從速度估計(jì)誤差估計(jì) 到電流誤差估計(jì) 的傳遞函數(shù)是G‾(s)=C(sI-A‾0+L‾0C)-10jψR0---(11a)]]>=--jψR0L′ss+jωs0A(s)+jB(s)]]>其中I=1001]]>是單位矩陣。(11a)中的多項(xiàng)式定義為A(s)=s2+s(1τ′s+1τ′rlsd0-lrd0L′s)-ωs0ωr0+στ′sτ′r---(11b)]]>+ωs0lrq0-ωr0lsq0L′s+σlsd0τ′rL′s]]>B(s)=s(ωs0+ωr0+lsq0-lrq0L′s)+ωs0τ′s+ωr0τ′rτ′sτ′r---(11c)]]>+ωr0lsd0-ωs0lrd0L′s+σlsq0τ′rL′s]]>其中，觀測(cè)器增益項(xiàng)分成實(shí)數(shù)和虛數(shù)分量ls0＝lsd0+jlsq0和lr0＝lrd0+jlrq0。因?yàn)橛^測(cè)器增益可以是估計(jì)的轉(zhuǎn)子速度的函數(shù)，所以使用下標(biāo)0。必須注意G(s)與速度適應(yīng)定律無(wú)關(guān)。
閉環(huán)系統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)的適應(yīng)定律基于常規(guī)的適應(yīng)定律(8)，從電流誤差 到速度估計(jì) 傳遞函數(shù)是K(s)=-(γp0+γi0s)ψR0---(12)]]>其中，增益可以是速度估計(jì)的函數(shù)。僅關(guān)注電流的估計(jì)誤差的虛數(shù)分量 因此僅使用在(11a)中的虛數(shù)分量Gq(s)=Im{G‾(s)}=-ψR0L′ssA(s)+ωs0B(s)A2(s)+B2(s)---(13)]]>利用(12)和(13)，形成了圖3(a)顯示的閉環(huán)系統(tǒng)。利用適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)軟件(例如MATLAB控制系統(tǒng)工具箱)，可以容易地計(jì)算對(duì)應(yīng)于任何工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。
圖4(a)顯示的是對(duì)應(yīng)于再生模式操作的線性化閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡?；铑l率額定且為負(fù)值。僅顯示了主極點(diǎn)。如假定的，系統(tǒng)在低定子頻率時(shí)是不穩(wěn)定的(實(shí)極點(diǎn)位于右半平面)。
依照本發(fā)明的適應(yīng)定律在估計(jì)的轉(zhuǎn)子磁通量參考坐標(biāo)系中，發(fā)明的適應(yīng)定律(6)變成 -γi∫[(isq-i^sq)cos(φ)-(isd-i^sd)sin(φ)]ψ^Rdt---(14)]]>線性化系統(tǒng)如圖3(b)所示，其中，從速度的估計(jì)誤差 到電流的估計(jì)誤差 的傳遞函數(shù)是
Gd(s)=Re{G‾(s)}=-ψR0L′ssB(s)-ωs0A(s)A2(s)+B2(s)---(15)]]>圖4(b)顯示的是對(duì)應(yīng)于再生模式操作下的線性化閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡。在這種情況下，系統(tǒng)在低定子頻率低時(shí)也保持穩(wěn)定(當(dāng)定子頻率為0時(shí)，在邊緣上穩(wěn)定)。
圖4(a)和圖4(b)顯示了表示了再生模式的主極點(diǎn)的部分根軌跡?；铑l率額定且為負(fù)值。由于對(duì)稱性，僅顯示了圖4(a)和圖4(b)右半平面的上面部分。
控制系統(tǒng)利用仿真和試驗(yàn)研究適應(yīng)速度觀測(cè)器的再生模式低速工作。利用MATLAB/Simulink環(huán)境對(duì)其進(jìn)行仿真。試驗(yàn)設(shè)置如圖5所示。利用DSPDS1103 PPC/DSP板控制的頻率轉(zhuǎn)換器為2.2kW的四極對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(表1)饋電。PM伺服電動(dòng)機(jī)用于負(fù)載機(jī)。
控制系統(tǒng)是以轉(zhuǎn)子磁通量定向?yàn)榛A(chǔ)的。簡(jiǎn)化的系統(tǒng)整體框圖如圖6所示，其中坐標(biāo)變換左側(cè)的電氣參數(shù)在估計(jì)的磁通量參考坐標(biāo)系中，而右側(cè)的變量在定子參考坐標(biāo)系中。使用了[10]中提出的觀測(cè)器數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方法。磁通量的參考值是0.9Wb。
在[12]中使用了一種PI型同步坐標(biāo)電流控制器。電流控制器的帶寬是8p·u。使用一個(gè)帶寬0.8p·u的一階低通濾波器對(duì)速度的估計(jì)值濾波，速度控制器是一個(gè)常規(guī)的PI型控制器，其帶寬為0.16p·u。磁通量控制器是PI型控制器，其帶寬為0.016p·u。
將采樣與調(diào)制同步，開關(guān)頻率和采樣頻率均為5kHz。測(cè)量直流傳輸線電壓，并將從電流控制器得到的參考電壓用于磁通量觀測(cè)器。應(yīng)用一個(gè)簡(jiǎn)單的用于停歇時(shí)間的電流前饋補(bǔ)償和功率器件的壓降[13]。
還應(yīng)該理解這里說明的試驗(yàn)設(shè)備僅用于一個(gè)例子。利用本發(fā)明提出的方法設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)可以是任何已知的系統(tǒng)，不限定是提到的轉(zhuǎn)子磁通量定向控制系統(tǒng)。
結(jié)果用在下圖中的基準(zhǔn)值是 磁通量＝1.0Wb。利用現(xiàn)有技術(shù)的適應(yīng)定律得到的試驗(yàn)結(jié)果如圖7(a)所示。速度的參考值設(shè)為0.08p·u，在t＝1s時(shí)應(yīng)用一個(gè)負(fù)的額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩步驟。在對(duì)其加負(fù)值的負(fù)載后，驅(qū)動(dòng)應(yīng)該在再生模式下工作。然而，系統(tǒng)在轉(zhuǎn)矩步驟后不就就變得不穩(wěn)定。根據(jù)圖4(a)示出的根軌跡，由于定子頻率接近0.05p·u，因此工作點(diǎn)是不穩(wěn)定的。圖7(b)描述的使用依照本發(fā)明的適應(yīng)定律后得到的試驗(yàn)結(jié)果。如預(yù)想的一樣，基于圖4(b)的根軌跡，系統(tǒng)穩(wěn)定工作。
圖7(a)和圖7(b)的第一副區(qū)顯示的是測(cè)量的速度(實(shí)線)和估計(jì)的速度(點(diǎn)線)。第二幅區(qū)顯示的是估計(jì)的磁通量參考坐標(biāo)系中定子電流的q分量。第三幅區(qū)給出的是在定子參考坐標(biāo)系中轉(zhuǎn)子磁通量估計(jì)值的實(shí)部和虛部分量。
圖8顯示的是使用依照本發(fā)明的適應(yīng)定律后得到的試驗(yàn)結(jié)果。速度的參考值現(xiàn)在設(shè)定為0.04p·u，并且在t＝5s時(shí)施加負(fù)的額定轉(zhuǎn)矩步驟。即使定子頻率僅大約是0.0085p·u時(shí)，也可以正確觀測(cè)磁通量和速度。曲線的說明如圖7。
圖9(a)顯示了表示慢速反轉(zhuǎn)的仿真結(jié)果。使用了依照本發(fā)明的適應(yīng)定律。在t＝1s時(shí)應(yīng)用一個(gè)額定負(fù)載的轉(zhuǎn)矩步驟。速度參考值緩慢沿斜線從0.06p·u(t＝5s)到-0.06p·u(t＝20s)，然后在回到0.06p·u(t＝35s)。驅(qū)動(dòng)器首先工作在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式下，然后在再生模式，最后又回到電動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式。
相應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果如圖9(b)所示。電流和速度估計(jì)中的噪聲主要來(lái)自不完全的間歇時(shí)間補(bǔ)償。在一個(gè)給定的速度，因?yàn)槎ㄗ与妷旱姆蹈?，所以在再生模式下間歇時(shí)間補(bǔ)償?shù)谋壤?yīng)比在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式下顯著。這種速度反轉(zhuǎn)需要一個(gè)非常精確的定子阻抗估計(jì)，因?yàn)槎ㄗ宇l率在0附近保持一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間。如果需要，觀測(cè)器可以隨定子阻抗適應(yīng)方案增加，例如[1]。同樣的適應(yīng)速度觀測(cè)器在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式(顯示例如零速度工作)下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以在[11]中找到。曲線說明如圖7所示。
顯然，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)講，由于科技進(jìn)步，本發(fā)明構(gòu)思可以以各種方式實(shí)現(xiàn)。發(fā)明和它的具體實(shí)施例不僅限于上面描述的例子，而是可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)改變。
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表1400V，50Hz的四極2.2kW電動(dòng)機(jī)參數(shù)表定子電阻Rs3.67Ω轉(zhuǎn)子電阻RR2.10Ω磁化電感LM， 0.224H定子暫態(tài)電感L’s 0.0209H轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jtot 0.0155kgm2額定速度 1430rpm額定電流 5.0A額定轉(zhuǎn)矩 14.6N.m
權(quán)利要求
1.一種無(wú)速度傳感器的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在再生模式下的全階磁通量觀測(cè)器的穩(wěn)定方法，其特征在于確定感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的一個(gè)電流矢量，確定感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子電壓矢量，形成一個(gè)全階磁通量觀測(cè)器，其具有一個(gè)系統(tǒng)矩陣(A)和增益矩陣(L)，并且狀態(tài)變量觀測(cè)器隨一個(gè)適應(yīng)速度環(huán)增加，并產(chǎn)生一個(gè)估計(jì)的轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶亢鸵粋€(gè)估計(jì)的定子電流矢量，確定定子電流矢量的估計(jì)誤差，定義一個(gè)修正角，形成一個(gè)基于定子電流矢量的估計(jì)誤差和估計(jì)的轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶康牟娣e的速度適應(yīng)定律，其中修正角用于使轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶炕蚨ㄗ与娏魇噶康墓烙?jì)誤差旋轉(zhuǎn)，從而保持觀測(cè)器穩(wěn)定。
2.依照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述方法還包括利用從所述全階磁通量觀測(cè)器接收到的信息控制無(wú)傳感器感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，該信息包括定子或轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶亢碗妱?dòng)機(jī)角速度。
全文摘要
一種無(wú)速度傳感器的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在再生模式下的全階磁通量觀測(cè)器的穩(wěn)定方法。該方法包括確定感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電流矢量，確定感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子電壓矢量，從而形成一個(gè)具有系統(tǒng)矩陣(A)和增益矩陣(L)的全階磁通量觀測(cè)器，狀態(tài)變量觀測(cè)器隨一個(gè)速度適應(yīng)環(huán)而增加，并且產(chǎn)生一個(gè)估計(jì)的轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶亢鸵粋€(gè)估計(jì)的定子電流矢量，確定一個(gè)定子電流矢量的估計(jì)誤差，定義一個(gè)修正角，形成一個(gè)基于定子電流矢量估計(jì)誤差和估計(jì)的轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶康牟娣e的速度適應(yīng)定律，為了保持觀測(cè)器的穩(wěn)定性，這里，修正角用于使轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶炕蛘叨ㄗ与娏魇噶抗烙?jì)誤差旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)H02P21/14GK1685605SQ200380100047
公開日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月18日
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