一種異步電機(jī)無(wú)速度傳感器轉(zhuǎn)子磁鏈估算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及異步電機(jī)磁鏈估算方法領(lǐng)域，具體是一種異步電機(jī)無(wú)速度傳感器轉(zhuǎn)子 磁鏈估算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 異步電機(jī)的無(wú)速度傳感器矢量控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。在中高速段，無(wú) 速度傳感器控制性能可以和有速度傳感器媲美，而在低速范圍內(nèi)，無(wú)速度傳感器卻存在著 帶載能力弱，速度辨識(shí)精度低等問(wèn)題，關(guān)于其穩(wěn)定性問(wèn)題也是實(shí)際工程中急需解決的內(nèi)容。 現(xiàn)有的穩(wěn)定性分析主要集中在電機(jī)靜止起動(dòng)的工況下。而在實(shí)際場(chǎng)合，同樣存在著電機(jī)旋 轉(zhuǎn)狀態(tài)起動(dòng)的工況，例如多電機(jī)轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩匹配，牽引列車的帶速重投功能等。此類問(wèn)題一 直未被人們很好的解決。當(dāng)今市場(chǎng)上的變頻器多不具有這方面的功能，即使少數(shù)品牌的變 頻器聲稱具有其功能，但其實(shí)際效果也不理想。以日本安川公司生產(chǎn)的變頻器A1000為例， 其在無(wú)速度傳感器模式（開(kāi)環(huán)矢量控制模式）下，并不支持轉(zhuǎn)矩模式功能，其原因就在于無(wú) 法很好的解決異步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)起動(dòng)問(wèn)題。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)的異步電機(jī)無(wú)速度傳感器控制轉(zhuǎn)子磁鏈角估算方案，大多都可以在其相 平面上找到兩個(gè)或者兩個(gè)以上的穩(wěn)定點(diǎn)，其中只有一個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)是電機(jī)可以輸出轉(zhuǎn)矩的狀 態(tài)，稱之為磁鏈建立的狀態(tài)。其他的穩(wěn)定點(diǎn)，往往是電機(jī)無(wú)法輸出轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)，稱之為磁鏈 崩潰狀態(tài)。人們總是希望電機(jī)無(wú)論初始狀態(tài)如何，最終都能穩(wěn)定在磁鏈建立狀態(tài)，以保證電 機(jī)總是能夠輸出轉(zhuǎn)矩。而不要穩(wěn)定在磁鏈崩潰的狀態(tài)，因?yàn)檫@個(gè)狀態(tài)不能讓電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。 然而，在電機(jī)旋轉(zhuǎn)起動(dòng)的時(shí)候，若采用傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子磁鏈角估算方案，電機(jī)總是會(huì)穩(wěn)定磁鏈崩 潰的狀態(tài)，無(wú)法輸出轉(zhuǎn)矩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種異步電機(jī)無(wú)速度傳感器轉(zhuǎn)子磁鏈估算方法，以實(shí)現(xiàn)電機(jī) 在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不丟失。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0006] 一種異步電機(jī)無(wú)速度傳感器轉(zhuǎn)子磁鏈估算方法，其特征在于：包括以下步驟：
[0007] (1)、首先計(jì)算出電機(jī)d_q軸的反電動(dòng)勢(shì)：
[0008]
[0009]
[0010] ed:電機(jī)d軸反電動(dòng)勢(shì)
[0011] eq:電機(jī)q軸反電動(dòng)勢(shì)
[0012] isd:電機(jī)d軸定子電流
[0013] isq:電機(jī)q軸定子電流
[0014] Rr:電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻
[0015] Iv電機(jī)互感
[0016]$nj:電機(jī)d軸轉(zhuǎn)子磁鏈
[0017] i^q:電機(jī)q軸轉(zhuǎn)子磁鏈
[0018] ? :電機(jī)轉(zhuǎn)速，由步驟⑷算得，并代回步驟（1)
[0019](2)、根據(jù)步驟（1)的結(jié)果計(jì)算磁鏈的幅值：
[0020]
[0021] itr= /ed,
[0022] ed:電機(jī)d軸反電動(dòng)勢(shì)
[0023] 也r:電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈幅值
[0024](3)、根據(jù)步驟（2)的結(jié)果計(jì)算轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)速：
[0025]
[0026] 0 s:轉(zhuǎn)子磁鏈角度
[0027] ws:轉(zhuǎn)子同步角速度
[0028] S:計(jì)算轉(zhuǎn)子同步角速度所需的可調(diào)參數(shù)
[0029] ed:電機(jī)d軸反電動(dòng)勢(shì)
[0030] eq:電機(jī)q軸反電動(dòng)勢(shì)
[0031] 也r:電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈幅值
[0032] (4)、根據(jù)步驟（3)計(jì)算出電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速
[0033]
[0034] ? :電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速
[0035] ws:轉(zhuǎn)子同步角速度
[0036] R」電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻
[0037] isq :電機(jī)q軸定子電流
[0038] 也r:電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈幅值
[0039] (5)、將步驟（3)算出的轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)速代入電機(jī)的狀態(tài)方程：
[0040]
[0041]
[0042] ed:電機(jī)d軸反電動(dòng)勢(shì)
[0043] eq:電機(jī)q軸反電動(dòng)勢(shì)
[0044] Rr:電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻
[0045] isd:電機(jī)d軸定子電流
[0046] isq :電機(jī)q軸定子電流
[0047] Lj電機(jī)互感
[0048] Itrd:電機(jī)d軸轉(zhuǎn)子磁鏈
[0049] 也rq:電機(jī)q軸轉(zhuǎn)子磁鏈
[0050] ? :電機(jī)轉(zhuǎn)速
[0051] S:計(jì)算轉(zhuǎn)子同步角速度所需的可調(diào)參數(shù)
[0052] 也r:電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈幅值
[0053](6)、計(jì)算狀態(tài)方程雅克布矩陣的特征多項(xiàng)式：
[0054] det(sl-j) =s3+a2s2+a1s+a〇,
[0055] a。、a:、82:特征多項(xiàng)式系數(shù)
[0056] 其中
[0057]
[0058] 特征多項(xiàng)式系數(shù)
[0059] Rr:電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻
[0060] Iv電機(jī)互感
[0061] ? :電機(jī)轉(zhuǎn)速
[0062] ws:轉(zhuǎn)子同步角速度
[0063] S:計(jì)算轉(zhuǎn)子同步角速度所需的可調(diào)參數(shù)
[0064](7)、根據(jù)勞斯穩(wěn)定判據(jù)，選擇合適的可調(diào)參數(shù)，使得狀態(tài)方程具有全局漸近穩(wěn)定 性，相平面只有一個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)，最終選擇可調(diào)參數(shù)為：
[0065] 8 =sign(〇.)r)〇
[0066] S:計(jì)算轉(zhuǎn)子同步角速度所需的可調(diào)參數(shù)
[0067] ? :電機(jī)轉(zhuǎn)速，由步驟⑷算得
[0068] sign〇):轉(zhuǎn)速的符號(hào)，正轉(zhuǎn)為1，反轉(zhuǎn)為-1
[0069] 本發(fā)明采用參數(shù)優(yōu)化的方法，使得控制方案的相平面上只有一個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)，而這個(gè) 穩(wěn)定點(diǎn)就是電機(jī)磁鏈建立的狀態(tài)。即無(wú)論電機(jī)初始處于何種狀態(tài)，因?yàn)闆](méi)有其他的穩(wěn)定點(diǎn)。 最終電機(jī)都會(huì)穩(wěn)定在磁鏈建立的狀態(tài)，電機(jī)在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)也可以起動(dòng)，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩不會(huì)丟 失，總能按照人們的要求輸出轉(zhuǎn)矩。
【附圖說(shuō)明】
[0070] 圖1為本發(fā)明方法得到的相平面圖。
[0071] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)異步電機(jī)無(wú)速度傳感器矢量控制方案圖。
[0072] 圖3為本發(fā)明磁鏈估算方案圖。
[0073] 圖4為【具體實(shí)施方式】中正反轉(zhuǎn)切換邏輯流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0074] -種異步電機(jī)無(wú)速度傳感器轉(zhuǎn)子磁鏈估算方法，包括以下步驟：
[0075](1)、首先計(jì)算出電機(jī)d_q軸的反電動(dòng)勢(shì)：
[0076]
[0077]
[0078] ed:電機(jī)d軸反電動(dòng)勢(shì)
[0079] eq:電機(jī)q軸反電動(dòng)勢(shì)
[0080] R」電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻
[0081] isd:電機(jī)d軸定子電流
[0082] isq:電機(jī)q軸定子電流
[0083] Lj電機(jī)互感
[0084] Itrd:電機(jī)d軸轉(zhuǎn)子磁鏈
[0085] 也rq:電機(jī)q軸轉(zhuǎn)子磁鏈
[0086] ? :電機(jī)轉(zhuǎn)速，由步驟⑷算得，并代回步驟（1)
[0087] (2)、根據(jù)步驟（1)的結(jié)果計(jì)算磁鏈的幅值：
[0088]