低速下基于pi調(diào)節(jié)器和鎖相環(huán)原理的磁鏈估計器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種低速下基于PI調(diào)節(jié)器和鎖相環(huán)原理的磁鏈估計器，其通過同步角速度和磁鏈計算出電動勢轉(zhuǎn)矩分量的給定值，和電動勢轉(zhuǎn)矩分量進行比較后通過PI調(diào)節(jié)器調(diào)整角度來獲取磁鏈。避免了傳統(tǒng)電壓模型的積分飽和以及初始相位誤差問題，解決了低通濾波器算法低頻誤差較大的問題。在此基礎上針對本發(fā)明提出和設計的觀測器在交交變頻同步電機拖動系統(tǒng)進行了仿真和實驗研究，驗證了這種磁鏈觀測算法的有效性。仿真和實驗表明這種算法在最低1Hz時可以很好地估計磁鏈，而且這種算法可以用于初始位置定位。該估計器可以準確地估計出磁鏈，避免了除法器的使用，系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到提高。
【專利說明】低速下基于Pl調(diào)節(jié)器和鎖相環(huán)原理的磁鏈估計器
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于大功率交流傳動領域，是在運用Pi調(diào)節(jié)器和鎖相環(huán)原理的基礎上提出一種基于電壓模型的電機磁鏈估計器算法。該算法避免了傳統(tǒng)電壓模型的積分飽和以及初始相位誤差問題，解決了低通濾波器算法低頻誤差較大問題。
【背景技術(shù)】
[0002]磁場控制是實現(xiàn)高性能交流調(diào)速方法的基礎，而這些控制方法都需要實時的檢測轉(zhuǎn)子或定子磁鏈的幅值和相位。在同步電機按氣隙磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)中，其解耦的關鍵依賴于氣隙磁鏈觀測的正確性。電機磁鏈估計在近年來受到了廣泛的關注，主要的方法包括基于電機模型的方法、信號分析方法及基于現(xiàn)代控制理論方法。信號分析方法往往依賴于電機本身的結(jié)構(gòu)特點，因此通用性較差?；诂F(xiàn)代控制理論方法如基于擴展Kalman濾波器、模型參考自適應方法，在磁鏈觀測中得到一定的應用，但往往難以兼顧誤差收斂速度和參數(shù)敏感性兩個方面，同時還要面臨計算開銷過大的問題。
[0003]目前基于電機模型氣隙磁鏈的觀測方法主要由電流模型、電壓模型和基于兩者的混合模型。其中，電壓模型結(jié)構(gòu)簡單，在高速下取得了良好的觀測效果，而且在計算過程僅需要電機參數(shù)中的定子電阻和漏感，因此最為常用。但是由于電壓模型中使用了純積分環(huán)節(jié)，微小的直流偏置都將最終導致積分飽和，從而導致磁鏈估計錯誤。
[0004]為此，在電壓模型中通常采用一階低通濾波器來替代純積分環(huán)節(jié)，以消除積分環(huán)節(jié)對直流量的積累作用，但采用低通濾波器計算氣隙磁鏈時存在幅值和相位誤差，從而影響磁鏈觀測的精度，這種誤差在低速下尤為嚴重。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決傳統(tǒng)電壓模型的積分飽和、初始相位誤差以及低通濾波器算法低頻誤差較大的問題。
[0006]根據(jù)本發(fā)明提供的一種低速下基于PI調(diào)節(jié)器和鎖相環(huán)原理的磁鏈估計器，其通過同步角速度和磁鏈計算出電動勢轉(zhuǎn)矩分量的給定值，將電動勢轉(zhuǎn)矩分量的給定值和電動勢轉(zhuǎn)矩分量進行比較后通過PI調(diào)節(jié)器調(diào)整角度來獲取磁鏈。
[0007]優(yōu)選地，所述的獲取磁鏈的方法通過以下電壓模型及方法實現(xiàn):
[0008]定義氣隙磁鏈軸為m軸，定義超前m軸90°的為轉(zhuǎn)矩軸，即t軸；
[0009]感應電動勢的幅值相角計算公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種低速下基于PI調(diào)節(jié)器和鎖相環(huán)原理的磁鏈估計器，其特征在于，磁鏈估計器通過同步角速度和磁鏈計算出電動勢轉(zhuǎn)矩分量的給定值，將電動勢轉(zhuǎn)矩分量的給定值和電動勢轉(zhuǎn)矩分量進行比較后通過PI調(diào)節(jié)器調(diào)整角度來獲取磁鏈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低速下基于PI調(diào)節(jié)器和鎖相環(huán)原理的磁鏈估計器，其特征在于，所述的獲取磁鏈的方法通過以下電壓模型及方法實現(xiàn): 定義氣隙磁鏈軸為m軸，定義超前m軸90°的為轉(zhuǎn)矩軸，即t軸； 感應電動勢的幅值e和θe相角計算公式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低速下基于PI調(diào)節(jié)器和鎖相環(huán)原理的磁鏈估計器，其特征在于，所述的電壓模型用于電機轉(zhuǎn)子初始位置的檢測；當電機開始工作前，定子端測得的電壓即是兩相感應電動勢ea和eβ ;在電機建立勵磁的過程中，電動勢轉(zhuǎn)矩分量et如果不是零，則通過PI調(diào)節(jié)器進行調(diào)節(jié)，改變θ p使其為零，從而得到正確的電機磁鏈初始角度。
【文檔編號】H02P21/14GK103607158SQ201310528850
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】姜建國, 徐亞軍, 朱春曉, 王貴峰, 羅* 申請人:上海交通大學