專利名稱：感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交流調(diào)速系統(tǒng)中感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中磁鏈的觀測方法，具體的說，涉及一種基于龍貝格觀測器理論的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測方法。
背景技術(shù)：
高性能交流調(diào)速控制已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域，其中，矢量控制被認(rèn)為是感應(yīng)電機(jī)高性能控制場合應(yīng)用最廣泛的控制方法。矢量控制中，基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制可以實(shí)現(xiàn)感應(yīng)電機(jī)的解耦控制，其控制性能可與直流電機(jī)相媲美。在感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中，磁鏈觀測是實(shí)現(xiàn)磁場準(zhǔn)確定向的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響控制系統(tǒng)的性能。
轉(zhuǎn)子磁鏈觀測最初采用直接檢測氣隙磁鏈的方法，即在感應(yīng)電機(jī)定子內(nèi)表面裝貼霍爾元件或埋設(shè)探測線圈。但這些方法都遇到工藝和技術(shù)上的問題，在一定程度上破壞了感應(yīng)電機(jī)的機(jī)械魯棒性；同時(shí)，由于感應(yīng)電機(jī)齒槽的影響，使檢測信號中含有較大的脈動(dòng)分量，大大影響檢測精度。在實(shí)際的系統(tǒng)中，多采用間接計(jì)算的方法進(jìn)行磁鏈計(jì)算，即利用容易測量的電壓、電流或轉(zhuǎn)速信號，借助轉(zhuǎn)子磁鏈觀測模型，實(shí)時(shí)計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈?，F(xiàn)行的間接磁鏈觀測方法多為開環(huán)觀測模型，包括電流模型、電壓模型和混合模型。根據(jù)描述磁鏈與電流關(guān)系的磁鏈方程來計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈，所得出的模型叫做電流模型，在坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子磁鏈的電流模型運(yùn)算框圖(如圖I所示)，其表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.一種感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測方法，其特征在于通過高精度電流傳感器采集感應(yīng)電機(jī)中的電流信號，并通過高精度電壓傳感器采集感應(yīng)電機(jī)的電壓信號，采集的電流信號和電壓信號經(jīng)過FPGA進(jìn)行數(shù)字濾波處理，去除噪音干擾，獲得三相電流值，建立感應(yīng)電機(jī)矢量形式的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過變換獲得感應(yīng)電機(jī)狀態(tài)方程的矩陣形式；同時(shí)，構(gòu)建全階磁鏈狀態(tài)觀測器，采用高精度的4階Runge-Kutta法對全階磁鏈狀態(tài)觀測器進(jìn)行離散化，將連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程轉(zhuǎn)化成適合數(shù)字計(jì)算的離散狀態(tài)方程，利用DSP對離散化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁鏈觀測，并進(jìn)行修正觀測所得的轉(zhuǎn)子磁鏈狀態(tài)變量，在a-P坐標(biāo)系下計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈分量和，完成矢量控制的磁場定向，矢量控制的磁場定向可以由公式
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測方法，其特征在于感應(yīng)電機(jī)矢量形式的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型為
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測方法，其特征在于全階磁鏈狀態(tài)觀測器的構(gòu)建基于龍貝格觀測器理論，其數(shù)學(xué)表達(dá)模型為
全文摘要
本發(fā)明涉及一種感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測方法，將采集的電流信號和電壓信號經(jīng)過FPGA進(jìn)行數(shù)字濾波處理，去除噪音干擾，獲得三相電流值，建立感應(yīng)電機(jī)矢量形式的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建全階磁鏈狀態(tài)觀測器，采用高精度的4階Runge-Kutta法對全階磁鏈狀態(tài)觀測器進(jìn)行離散化，利用DSP對離散化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁鏈觀測，在α-β坐標(biāo)系下計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈分量ψrα和ψrβ，完成矢量控制的磁場定向，矢量控制的磁場定向可以由公式確定。本發(fā)明觀測方法在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)精確的觀測α-β坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子磁鏈，不需要任何切換機(jī)制；保證了矢量控制的有效性和穩(wěn)定性，對感應(yīng)電機(jī)參數(shù)發(fā)生變化和電流檢測噪聲干擾有較強(qiáng)的抑制能力，有效的提升了整個(gè)控制系統(tǒng)的魯棒性。
文檔編號H02P21/14GK102664583SQ20121015831
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者劉陸洲, 吳新安, 孫叢君, 孫國斌, 張亞偉, 牟述佳, 薛浩飛 申請人:青島四方車輛研究所有限公司