一种异步电机定子磁链与转矩多时间尺度双层级电压控制方法
专利汇可以提供一种异步电机定子磁链与转矩多时间尺度双层级电压控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种异步 电机 定子 磁链与转矩多时间尺度双层级 电压 控制方法，包括 信号 采集、定子 电阻 辨识、磁链观测、标准化转矩和无功转矩计算、转速和定子磁链外环控制、标准化转矩和无功转矩内环控制、电压前馈补偿及SVPWM调 制模 块 。本发明提出无功转矩，其相应于电磁转矩沿磁通方向的无功作用分量，对应着 无功功率 ，将快变的无功转矩调节器与转矩调节器置于内环，慢变的转速和磁链调节器置于外环，实现系统多时间尺度分层控制；根据无功功率与电阻的无关性，结合基于机端的物理测量和数学模型的计算方法，将无功转矩η引入定子电阻辨识过程，使控制更加精准；采用转矩及无功转矩的反 馈线 性化，对内环 控制器 输出uτ1*进行前馈补偿，减小转矩纹波。，下面是一种异步电机定子磁链与转矩多时间尺度双层级电压控制方法专利的具体信息内容。
1.一种异步电机定子磁链与转矩多时间尺度双层级电压控制方法，其特征在于，所述的方法具体包括以下步骤：
S1)、信号采集，实时获取变流器直流侧电压Udc、异步电机三相定子电流isa(k)、isb(k)、isc(k)和转速ω(k)；
S2)、根据变流器驱动信号Sa，Sb，Sc和直流侧电压Udc计算三相电压usa(k)、usb(k)、usc(k)；并通过Clark变化得到αβ轴下的定子电压usα(k)、usβ(k)和定子电流isα(k)、isβ(k)；
S3)、定子电阻辨识，计算基于物理测量方法的虚拟无功转矩值ηv和基于模型方法下的无功转矩观测值 及两者误差Δη，判断误差是否在辨识阈值范围内，根据误差符号判断迭代方向，输出当前时刻定子电阻辨识值；
S4)、磁链观测，根据αβ坐标系下的定子电流isα(k)、isβ(k)、电压usα(k)、usβ(k)以及辨识所得定子电阻 通过电压模型观测αβ坐标系下定子磁链，通过机端电压估算出机端虚拟磁链；
S5)、标准化转矩和无功转矩计算，通过定子电流与定子磁链的叉积计算得到标准化转矩τ，并将系数归一化处理；无功转矩η定义为无功功率与角频率之比，当定子电阻辨识值与实际值Rs相等时，η通过定子电流与定子磁链的点积计算，不相等时，η通过定子电流与机端虚拟磁链的点积计算；
S6)、转速和定子磁链外环控制，将转速ω与给定转速ω*做差后通过PI调节器输出得到标准化转矩参考值τ*，将给定定子磁链 和定子磁链观测值 做差后通过PI调节器得到无*
功转矩参考值η；
S7)、标准化转矩和无功转矩内环控制，将外环控制器输出的标准化转矩参考值τ*和无功转矩参考值η*分别与估算的标准化转矩τ和无功转矩η做差，通过PI调节后得到分别得到uτ1*和uη*；
* *
S8)、电压前馈补偿，采用转矩及无功转矩的反馈线性化，对uτ1进行前馈补偿得到uτ；
S9)、将前馈补偿后的电压uτ*和uη*经过Park反变换得到αβ轴分量usα和usβ，将usα和usβ送入SVPWM调制模块，得到相应的开关驱动信号Sa、Sb、Sc控制开关管的通断，实现变流器对电机的控制。
2.根据权利要求1所述的一种异步电机定子磁链与转矩多时间尺度双层级电压控制方法，其特征在于：步骤S1)中，使用电压传感器获取所述的变流器直流侧电压Udc，并使用电流传感器实时获取异步电机三相定子电流isa(k)、isb(k)、isc(k)，并使用编码器获取转速ω(k)。
3.根据权利要求1所述的一种异步电机定子磁链与转矩多时间尺度双层级电压控制方法，其特征在于：步骤S2)中，所述的三相电压usa(k)、usb(k)、usc(k)的计算式如下：
4.根据权利要求3所述的一种异步电机定子磁链与转矩多时间尺度双层级电压控制方法，其特征在于：步骤S2)中，所述的αβ轴下的定子电压usα(k)、usβ(k)和定子电流isα(k)、isβ(k)的计算式如下：
5.根据权利要求1所述的一种异步电机定子磁链与转矩多时间尺度双层级电压控制方法，其特征在于：步骤S3)中，所述的基于物理测量方法的虚拟无功转矩值ηv的计算式为：
基于模型方法下的无功转矩值 的计算式为：
误差
其中， 为虚拟磁链矢量， 为定子磁链矢量，为机端定子电流矢量， 为机端定子电压矢量；
迭代方向判断及更新率为：
其中，ηv(k+1)和 分别为k+1时刻虚拟无功转矩和无功转矩观测值，ηv(k)和
分别为k时刻虚拟无功转矩和无功转矩观测值， 为k+1时刻的定子电阻观测值，
为k时刻的定子电阻观测值，μ(k)为迭代方向，ΔRs为迭代步长，ηth为误差阈值。
6.根据权利要求1所述的一种异步电机定子磁链与转矩多时间尺度双层级电压控制方法，其特征在于：步骤S4)中，所述的αβ坐标系下的定子磁链的计算式如下：
根据定子磁链矢量 求出其幅值|ψs|和定向角度θ，计算公式为：
其中， 为定子电阻辨识值，j为虚数符号；
通过机端电压估算出机端虚拟磁链，其计算式如下：
7.根据权利要求1所述的一种异步电机定子磁链与转矩多时间尺度双层级电压控制方法，其特征在于：步骤S5)中，所述的标准化转矩τ的计算式如下：
所述的无功转矩η的计算式为：
8.根据权利要求1所述的一种异步电机定子磁链与转矩多时间尺度双层级电压控制方法，其特征在于：步骤S8)中，前馈补偿后的电压为：
式中，所述的 为带前馈补偿的电压信号， uτ1*和uη*分别为前馈补偿项、转矩PI调节器输出和无功转矩PI调节器输出，ω为转速，σ为漏磁系数， Ls为定
子自感，τ为标准化转矩、η为无功转矩、ψs为定子磁链、Rγ＝RrLs/Lr+Rs，Rγ为等效电阻，Rs、Rr分别为定、转子电阻，Lr为转子自感。
9.根据权利要求1所述的一种异步电机定子磁链与转矩多时间尺度双层级电压控制方法，其特征在于：步骤S9)中，所述的Park反变换的计算公式为：
其中， 为定子磁链定向角。
一种异步电机定子磁链与转矩多时间尺度双层级电压控制
方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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