基于伏秒測量和全階磁鏈觀測器的異步電機轉(zhuǎn)速估算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于伏秒測量和全階磁鏈觀測器的異步電機轉(zhuǎn)速估算方法，屬于交流電機無速度傳感器控制領(lǐng)域。全階磁鏈觀測器依賴于電機可測得的參數(shù)作為電機模型的輸入，在采用變頻器驅(qū)動時，電機電壓不是連續(xù)的正弦波形，數(shù)字控制系統(tǒng)不能直接進(jìn)行采樣，現(xiàn)有技術(shù)一般都是采用參考電壓并結(jié)合半導(dǎo)體開關(guān)器件的壓降等間接進(jìn)行估算，不可避免會導(dǎo)致得到的電機電壓產(chǎn)生誤差，從而影響全階磁鏈觀測器轉(zhuǎn)速估算的精度。本發(fā)明采用一種伏秒檢測電路直接檢測電機伏秒，并將全階磁鏈觀測器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，解決了傳統(tǒng)的全階磁鏈觀測器中難以得到精確電機電壓的問題，提高了轉(zhuǎn)速估算的精度。
【專利說明】基于伏秒測量和全階磁鏈觀測器的異步電機轉(zhuǎn)速估算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種異步電機轉(zhuǎn)速估算方法，尤其是一種基于全階磁鏈觀測器的異步 電機轉(zhuǎn)速估算技術(shù)，屬于異步電機無速度傳感器控制領(lǐng)域。。

【背景技術(shù)】
[0002] 異步電機的高性能控制系統(tǒng)中，為了提高調(diào)速性能，一般均采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，即 需要得到電機的實際轉(zhuǎn)速作為控制系統(tǒng)的反饋輸入。根據(jù)是否需要安裝實際的轉(zhuǎn)速傳感器 可以把交流電機調(diào)速系統(tǒng)分為有速度傳感器控制系統(tǒng)和無速度傳感器控制系統(tǒng)兩大類。前 者通過在旋轉(zhuǎn)軸上安裝轉(zhuǎn)速傳感器得到電機的實際轉(zhuǎn)速，但是高精度的轉(zhuǎn)速傳感器不僅價 格高昂，還容易成為系統(tǒng)的故障源，此外，在某些應(yīng)用場合，也不便于安裝轉(zhuǎn)速傳感器。而無 速度傳感器控制系統(tǒng)通過采樣電機的電壓電流，根據(jù)電機模型間接估算電機轉(zhuǎn)速，避免了 安裝轉(zhuǎn)速傳感器帶來的弊端和局限性，對于提高交流調(diào)速系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，進(jìn)一步 擴大其應(yīng)用范圍具有重要意義。
[0003] 異步電機無速度傳感器控制系統(tǒng)中對于電機實際轉(zhuǎn)速的估算有多種方法，其中基 于全階磁鏈觀測器的轉(zhuǎn)速估算方法以電機本身作為參考模型，避免了由于電機參數(shù)的誤差 或變化造成參考模型不準(zhǔn)確的問題，可以提高控制系統(tǒng)在全調(diào)速范圍內(nèi)的控制性能。然而 全階磁鏈觀測器仍然依賴于電機可測得的參數(shù)作為電機模型的輸入，現(xiàn)有的全階磁鏈觀測 器技術(shù)均以電機的電壓和電流作為電機模型的輸入?yún)?shù)，因此，電機電壓和電流的準(zhǔn)確獲 得是保證全階磁鏈觀測器性能的前提條件。如今，高性能電機控制系統(tǒng)均采用數(shù)字控制系 統(tǒng)，需要將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量進(jìn)行控制，電機采用變頻器驅(qū)動時，其電流仍然是連續(xù)的正 弦波形，而電壓則是斷續(xù)的脈沖或階梯狀波形，數(shù)字控制系統(tǒng)對于這種斷續(xù)的脈沖或階梯 狀電壓波形不能直接進(jìn)行采樣。已知文獻(xiàn)中對于獲得電機電壓的方法一般都是根據(jù)參考電 壓并結(jié)合半導(dǎo)體開關(guān)器件的壓降等進(jìn)行間接估算，然而，半導(dǎo)體器件的壓降與電流、溫度等 其他因素有關(guān)，且是非線性的，這種間接估算方法必然會帶來電壓估算的不準(zhǔn)確，最終會影 響全階磁鏈觀測器的轉(zhuǎn)速估算性能。也有一些公司的產(chǎn)品中使用了專用的電壓傳感器進(jìn)行 電機電壓檢測，但是會帶來成本高昂、電路復(fù)雜的缺點，同時增加的傳感器要求精度高，增 加了系統(tǒng)的故障率，把無速度傳感器控制系統(tǒng)不需要轉(zhuǎn)速傳感器減少了故障來源的優(yōu)點又 打了折扣。
[0004] 現(xiàn)有的基于全階磁鏈觀測器的轉(zhuǎn)速估算技術(shù)，重點是研宄全階磁鏈觀測器中增益 矩陣和自適應(yīng)律的設(shè)計技術(shù)，從穩(wěn)定性、收斂性等控制系統(tǒng)理論方面進(jìn)行研宄，對于全階磁 鏈觀測器中如何使用簡單實用的方法有效避免由于電機電壓的不準(zhǔn)確而影響全階磁鏈觀 測器性能的技術(shù)未見相關(guān)報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種基于電機伏秒檢測和全階磁鏈觀測器 的異步電機轉(zhuǎn)速估算方法，采用一種伏秒檢測電路直接檢測電機伏秒，并將全階磁鏈觀測 器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，可以避免傳統(tǒng)的全階磁鏈觀測器中由于電機電壓不準(zhǔn)確影響其性 能的弊端，且本發(fā)明實現(xiàn)方法簡單，不需要增加額外的電壓傳感器。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于電機伏秒檢測和全階磁 鏈觀測器的異步電機轉(zhuǎn)速估算方法，其特征在于，用電機伏秒代替電機電壓，并對傳統(tǒng)的全 階磁鏈觀測器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，將積分環(huán)節(jié)修改為傳遞函數(shù)F(s)，并在反饋矩陣J ;和G的輸 出端增加了傳遞函數(shù)H(s)。
[0007] 特別地，所述電機伏秒的檢測電路采用一個典型的一階低通濾波器，其截止頻率 定義為《(i，增益定義為h。
[0008] 特別地，所述的全階磁鏈觀測器在傳統(tǒng)的全階磁鏈觀測器的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改造，

【權(quán)利要求】
1. 一種基于電機伏秒檢測和全階磁鏈觀測器的異步電機轉(zhuǎn)速估算方法，其特征在于： 用電機伏秒代替電機電壓，并對傳統(tǒng)的全階磁鏈觀測器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，將電機方程的積 分環(huán)節(jié)修改為傳遞函數(shù)F(S)，并在反饋矩陣i和G的輸出端增加了傳遞函數(shù)H(S)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電機伏秒檢測和全階磁鏈觀測器的異步電機轉(zhuǎn)速估算 方法，其特征在于：所述電機伏秒的檢測為一個典型的一階低通濾波器，其截至頻率定義為 w(I，增益定義為I^1，截止頻率Oci不能大于電機定子的額定頻率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電機伏秒檢測和全階磁鏈觀測器的異步電機轉(zhuǎn)速估算 方法，其特征在于：所述的全階磁鏈觀測器在傳統(tǒng)的全階磁鏈觀測器的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改造，
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電機伏秒檢測和全階磁鏈觀測器的異步電機轉(zhuǎn)速估算 方法，其特征在于：在全階磁鏈觀測器反饋矩陣J和G的輸出端增加了傳遞函數(shù)H(S)，其表
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電機伏秒檢測和全階磁鏈觀測器的異步電機轉(zhuǎn)速估算 方法，其特征在于：所述全階磁鏈觀測器的自適應(yīng)律設(shè)計為一個PI調(diào)節(jié)器，所述PI調(diào)節(jié)器 的輸出為轉(zhuǎn)速估算值也，將倉代入反饋矩陣2，得到更新后的反饋矩陣J，該PI調(diào)節(jié)器運 行穩(wěn)定收斂后，轉(zhuǎn)速估算值也與實際轉(zhuǎn)速相等，完成轉(zhuǎn)速估算。
【文檔編號】H02P21/14GK104506108SQ201510021518
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月15日
【發(fā)明者】張琦 申請人:張琦