一種基于mras的高壓異步電機控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種基于級聯(lián)型高壓變頻器的高壓異步電機控制方法，尤其設(shè)及一種 基于模型參量自適應(yīng)系統(tǒng)(MRAS，Model Reference Adaptive System)的高壓異步電機控 制方法，屬于電力電子自動控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，高壓變頻器由于節(jié)能效果顯著被廣泛應(yīng)用在電力、冶金、化工等工業(yè)場合 中，而級聯(lián)型的高壓變頻器具有輸出波形諧波分量少、正弦度高受到重視。對于高壓變頻器 的異步電機系統(tǒng)的控制方法一般有恒壓頻比控制、矢量控制等，恒壓頻比控制屬開環(huán)控制 方法，簡單但精度不高，矢量控制性能優(yōu)越，得到普遍應(yīng)用。
[0003] 高壓變頻器的異步電機矢量控制系統(tǒng)中，通常需要在電機轉(zhuǎn)子上安裝光電編碼器 W檢測轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，運不僅增加了系統(tǒng)復(fù)雜度，而且?guī)砭S護困難、測量精度不高等問題。因 此有必要對異步電機的無速度傳感器技術(shù)進行研究，在異步電機矢量控制系統(tǒng)無速度傳感 器技術(shù)實現(xiàn)方法中，MRAS屬于性能較好的一種方法。對于MRAS中模型的建立可基于轉(zhuǎn)子磁 鏈模型、基于反電動勢模型等，基于轉(zhuǎn)子磁鏈模型的電壓模型中存在純積分環(huán)節(jié)，影響了電 機低速時的估計精度。用反電動勢模型取代轉(zhuǎn)子磁鏈模型，可避免純積分環(huán)節(jié)，但仍然受到 電機定子電阻等參數(shù)的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于MRAS的高壓異步電機控制方法，W解決目前由于 需要在電機轉(zhuǎn)子上安裝光電編碼器W檢測轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜度高、維護困難，并且易 受到純積分環(huán)節(jié)W及電機定子電阻參數(shù)的影響最終導(dǎo)致測量精度不高的技術(shù)問題。
[0005] 為了對披露的實施例的一些方面有一個基本的理解，下面給出了簡單的概括。該 概括部分不是泛泛評述，也不是要確定關(guān)鍵/重要組成元素或描繪運些實施例的保護范圍。 其唯一目的是用簡單的形式呈現(xiàn)一些概念，W此作為后面的詳細說明的序言。
[0006] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] 在一些可選的實施例中，提供一種基于MRAS的高壓異步電機控制方法，包括：
[000引建立參考模型：建立異步電動機無功功率的參考模型，參考模型為:Q=(isallse-isa Usa) -oLs (isap iSfi-iS印i SCi)，其中，i SCi、isP分別為定子電流在a、0軸上的分量，Usa、Use分別為定 子電壓在a、e軸上的分量，Ls為定子每相繞組的等效自感，0為漏磁系數(shù)，P為微分算子；
[0009]建立可調(diào)模型：建立異步電動機無功功率的可調(diào)模型，可調(diào)模型為：
其中，Wr 為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，Tr為轉(zhuǎn)子時間常數(shù) -，以為轉(zhuǎn)子每相繞組的等效自感，Lm為互感，ima、ime分 別為勵磁電流在a、e軸上的分量；
[0010] 辨識電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速:根據(jù)所述參考模型和可調(diào)模型，W及化POV超穩(wěn)定性理論得到 轉(zhuǎn)速辨識模型，轉(zhuǎn)子角速度表達式為：
，其中，Kp為比例系數(shù)，Ki為積 分系數(shù)；
[0011] 通過轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)得到=相正弦電壓參考信號；
[001^ 將所述S相正弦電壓參考信號送往脈沖寬度調(diào)制（PWM，Pulse Width Modulation)驅(qū)動板，利用PWM控制方法對級聯(lián)型功率單元進行控制，控制電機轉(zhuǎn)速。
[0013] 在一些可選的實施例中，所述通過轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)得到=相正弦電壓 參考信號的過程包括：
[0014] 轉(zhuǎn)子角速度4與給定的轉(zhuǎn)速參考值為比較，得到轉(zhuǎn)速偏差，轉(zhuǎn)速偏差經(jīng)PI控制器 得到轉(zhuǎn)矩給定值療；
[0015] 將采樣得到的電機定子S相電流經(jīng)過Clarke變換與化rk變換得到M、T旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 下的電流分量ism、ist;
[0016] 由公式
?計算出轉(zhuǎn)子磁鏈反饋值，由公式
，計算出轉(zhuǎn)矩反 饋值，由公式
計算出轉(zhuǎn)差角頻率，由9 = j'巧化=f (命+份）化?計算出Clark逆變換 所需旋轉(zhuǎn)角；
[0017] 將轉(zhuǎn)矩反饋值Te與轉(zhuǎn)矩給定值療比較，得到轉(zhuǎn)矩偏差，轉(zhuǎn)矩偏差經(jīng)PI控制器得到T 軸電壓分量Utref ;
[001引將轉(zhuǎn)子磁鏈反饋值恥與轉(zhuǎn)子磁鏈參考值事比較，得到轉(zhuǎn)子磁鏈偏差，轉(zhuǎn)子磁鏈偏 差經(jīng)PI控制器得到M軸電壓分量U"ef ;
[0019] 將T軸電壓分量IWf和M軸電壓分量Utref經(jīng)Park逆變換和Clarke逆變換得到所述； 相正弦電壓參考f曰虧Uaref、Ubref和Ucref。
[0020] 本發(fā)明所帶來的有益效果：
[0021] 避免了由于在電機轉(zhuǎn)子安裝光電編碼器所帶來的弊端，克服反電動勢模型受定子 電阻誤差影響的缺點，很好地實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速的辨識，由于采用了基于瞬時無功功率模型，具 有較高的轉(zhuǎn)速辨識精度，有效地改善了電機在啟動、調(diào)速、穩(wěn)態(tài)運行時的靜動態(tài)性能。
[0022] 為了上述W及相關(guān)的目的，一個或多個實施例包括后面將詳細說明并在權(quán)利要求 中特別指出的特征。下面的說明W及附圖詳細說明某些示例性方面，并且其指示的僅僅是 各個實施例的原則可W利用的各種方式中的一些方式。其它的益處和新穎性特征將隨著下 面的詳細說明結(jié)合附圖考慮而變得明顯，所公開的實施例是要包括所有運些方面W及它們 的等同。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明一種基于MRAS的高壓異步電機控制方法的流程示意圖；
[0024] 圖2是本發(fā)明的矢量控制示意圖；
[002引圖3是本發(fā)明基于無功功率模型的MRAS結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0026] W下描述和附圖充分地示出本發(fā)明的具體實施方案，W使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠 實踐它們。其他實施方案可W包括結(jié)構(gòu)的、邏輯的、電氣的、過程的W及其他的改變。實施例 僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨的部件和功能是可選的，并且操作的順序可W 變化。一些實施方案的部分和特征可W被包括在或替換其他實施方案的部分和特征。本發(fā) 明的實施方案的范圍包括權(quán)利要求書的整個范圍，W及權(quán)利要求書的所有可獲得的等同 物。在本文中，本發(fā)明的運些實施方案可W被單獨地或總地用術(shù)語"發(fā)明"來表示，運僅僅是 為了方便，并且如果事實上公開了超過一個的發(fā)明，不是要自動地限制該應(yīng)用的范圍為任 何單個發(fā)明或發(fā)明構(gòu)思。
[0027] 如圖1至3所示，提供一種基于MRAS的高壓異步電機控制方法，包括：
[0028] 步驟SI:建立參考模型，即建立異步電動機無功功率的參考模型，參考模型為：
[0029 ] Q = ( isaUsP-isaUsa ) -〇