一種用于電機的磁鏈觀測方法及設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及交流電機領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于電機的磁鏈觀測方法及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 異步電機具有效率高、結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定等優(yōu)點而被廣泛使用，其用電量占工業(yè) 生產(chǎn)三分之二以上。隨著電力電子技術(shù)、微機控制技術(shù)以及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，異步電機 的調(diào)速性能得到了大幅的提高，尤其是直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)（DTC)的出現(xiàn)，使異步電機調(diào)速 性能提升到了一個新階段。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)控制思想新穎，控制方法直接，對電機參數(shù)依 賴少，解決了計算復(fù)雜、易受電機參數(shù)變化影響的問題，具有優(yōu)良的動態(tài)性能和靜態(tài)性能等 多方面的優(yōu)勢。
[0003] 直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC)思想于1977年由A. B. Piunkett在IEEE上首先提出，1985 年由德國魯爾大學(xué)的德彭布羅克（MDepenbrock)教授首次取得了實際應(yīng)用的成功，接著 1987年把它推廣到弱磁調(diào)速范圍，1995年ABB公司第一次將DTC技術(shù)應(yīng)用到通用變頻器 上。傳統(tǒng)的DTC技術(shù)應(yīng)用于交流電機調(diào)速系統(tǒng)時存在低速性能差、穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩脈動大和開關(guān) 頻率不固定等問題。這些問題嚴(yán)重影響了直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬。為改善低速 性能，低速時磁鏈的準(zhǔn)確觀測是關(guān)鍵，而磁鏈準(zhǔn)確觀測這一關(guān)鍵性問題一直沒有解決好。
[0004] 常用的磁鏈觀測模型有三種：（l)u-i模型：簡單，受電機參數(shù)影響小，但在低速 (低頻）時，受定子電阻影響顯著，同時存在純積分環(huán)節(jié)帶來的直流偏置和初始值問題。（2) i-n模型：引入的電機參數(shù)多，存在電機轉(zhuǎn)子參數(shù)變化和測量不準(zhǔn)的問題。（3)u-n模型：引 入電流PI調(diào)節(jié)器，結(jié)合了 u-i模型與i-n模型的優(yōu)點，使得異步電機的磁鏈的觀測精度大 大提高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性不高，且兩種模型的切換問題尚未很好的解決，難以在工業(yè)中 得到應(yīng)用。
[0005] 異步電機磁鏈與多個電機參數(shù)密切相關(guān)，在實際應(yīng)用中，這些參數(shù)隨電機工況 (電流、頻率、速度、溫度等）的變化而變化，而這些參數(shù)又不方便直接在線測量。異步電機 本身是一個具有非線性、時變性、強耦合等特點的多變量系統(tǒng)，這就增加了間接檢測出電機 參數(shù)變化對磁鏈影響大小的難度。由于上述原因，至今還沒有找到對電機磁鏈實行準(zhǔn)確觀 測的方法。
[0006] 近年來，一些新型的磁鏈觀測方法相繼提出，如濾波法、濾波補償法、狀態(tài)觀測器 法、自適應(yīng)觀測法等，但定子電阻在電機低速區(qū)的影響嚴(yán)重，DTC技術(shù)在低速區(qū)問題仍未有 效解決。一些學(xué)者還提出了基于模糊邏輯、MRAS、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等的定子電阻辨識方法。但這些 方法適用的條件依然苛刻，控制的魯棒性差，研究理論難于在實際工程中得以應(yīng)用和推廣。 智能化的磁鏈觀測方法是提高磁鏈觀測精度的有效途徑，值得進一步深入研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種用于電機的磁鏈觀測方法及設(shè)備。其中，所述方法通過 將輸出電流的觀測值與輸出電流進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果修正輸入到磁鏈模型的輸出電 流，從而實現(xiàn)了電機磁鏈的準(zhǔn)確觀測。
[0008] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于電機的磁鏈觀測方法。所述方法包括：獲 取所述電機的輸入電壓和輸出電流；將所述輸入電壓和輸出電流輸入預(yù)設(shè)的磁鏈模型，獲 得所述預(yù)設(shè)的磁鏈模型輸出的所述電機的磁鏈；將所述輸入電壓和所述磁鏈輸入預(yù)設(shè)的磁 鏈逆模型，獲得所述預(yù)設(shè)的磁鏈逆模型輸出的所述輸出電流的觀測值；將所述輸出電流的 觀測值與所述輸出電流進行比較；以及根據(jù)比較結(jié)果修正所述輸出電流，以使得所述輸入 電壓和修正后的輸出電流輸入到所述預(yù)設(shè)的磁鏈模型，從而獲得所述電機的磁鏈的準(zhǔn)確觀 測值。
[0009] 相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種用于電機的磁鏈觀測設(shè)備。所述設(shè)備包括：電機，用于 提供輸出電流；以及處理裝置，與所述電機連接，用于獲取所述電機的輸入電壓和輸出電 流，并根據(jù)所述輸入電壓和輸出電流獲得所述電機的磁鏈，再根據(jù)所述輸入電壓和所述磁 鏈獲得所述輸出電流的觀測值，再將所述輸出電流的觀測值與所述輸出電流進行比較，以 及根據(jù)比較結(jié)果修正所述輸出電流，以使得所述輸入電壓和修正后的輸出電流輸入到所述 預(yù)設(shè)的磁鏈模型，從而獲得所述電機的磁鏈的準(zhǔn)確觀測值，其中，所述處理裝置包括預(yù)設(shè)的 磁鏈模型和預(yù)設(shè)的磁鏈逆模型。
[0010] 通過上述技術(shù)方案，根據(jù)電機的輸入電壓和預(yù)設(shè)的磁鏈模型輸出的電機的磁鏈預(yù) 設(shè)的磁鏈逆模型輸出輸出電流的觀測值，將輸出電流的觀測值與輸出電流進行比較，并根 據(jù)比較結(jié)果修正輸入到磁鏈模型的輸出電流，解決了電機磁鏈無法正確觀測的問題。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明提供的用于電機的磁鏈觀測方法的流程圖；
[0012] 圖2是本發(fā)明提供的用于電機的磁鏈觀測方法的磁鏈模型的原理圖；
[0013] 圖3是本發(fā)明提供的用于電機的磁鏈觀測設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖4是本發(fā)明提供的用于電機的磁鏈觀測設(shè)備的另一結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0015] 圖5是本發(fā)明提供的用于電機的磁鏈觀測設(shè)備在DTC系統(tǒng)中具體應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意 圖。
[0016] 附圖標(biāo)記說明
[0017] 10交流異步電機20處理器30控制器
【具體實施方式】
[0018] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描 述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0019] 在實際應(yīng)用中，異步電機磁鏈模型中的多個電機參數(shù)隨電機工況（電流、頻率、速 度、溫度等）的變化而變化，而這些參數(shù)又不方便直接在線測量。異步電機本身是一個具有 非線性、時變性、強耦合等特點的多變量系統(tǒng)，這就增加了間接檢測出電機參數(shù)變化對磁鏈 影響大小的難度。由于上述原因，現(xiàn)有技術(shù)中還不存在對電機磁鏈（幅值、相位）實行準(zhǔn)確 觀測的方法。因此，本發(fā)明特提供一種用于電機的磁鏈觀測方法。
[0020] 圖1是本發(fā)明提供的用于電機的磁鏈觀測方法的流程圖。如圖1所示，本發(fā)明提供 的用于電機的磁鏈觀測方法包括：在步驟SlOl中，獲取所述電機的輸入電壓和輸出電流。 具體地，電機的輸入電壓和輸出電流在靜止α-β坐標(biāo)系中以分量的形式進行表示。例如， 輸入電壓可表不為電壓分量usa、usP，輸出電流可表不為電流分量isa、i sP。在步驟S102中， 將所述輸入電壓和輸出電流輸入預(yù)設(shè)的磁鏈模型，獲得所述預(yù)設(shè)的磁鏈模型輸出的所述電 機的磁鏈。具體地，在將所述輸入電壓和輸出電流輸入預(yù)設(shè)的磁鏈模型之前，所述方法還包 括：
[0021] 根據(jù)公式一和公式二構(gòu)建所述磁鏈模型：
[0024] 其中，Us為所述電機的定子電壓，I s為所述電機的定子電流，Rs為所述電機的定子 電阻，ωΑ所述電機的定子電流的角頻率，ω。為低通濾波器的截止頻率，為所述電機 的定子磁鏈的估算值，Φ s為所述預(yù)設(shè)的磁鏈模型輸出的定子磁鏈。
[0025] 在具體的實施方式中，電機的輸入電壓為電機