[发明专利]矢量变频器中电机定子磁链的估算方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机定子磁链的计算方法，详细讲是一种基于DTC算法的矢量变频器中电机定子磁链的估算方法。

背景技术

异步电机直接转矩控制（DTC）技术因其结构简单，响应迅速，对电机参数依赖小等优点，日益广泛的受到研究人员的关注，并已经开始适用于变频器上。在DTC算法中，需要知道电机定子磁链的信息，通常最简单计算定子磁链的方法是对感应电动势进行积分，而纯积分环节通常有直流漂移和初始值的问题，误差大、精确度低，电机低速运行转矩脉动。

解决这个问题通常从两方面着手：一种方法是采用滤波器对纯积分环节进行改进，一个很自然的想法就是在纯积分环节之后加一个高通滤波器，将它们等效成一个低通滤波器，学者Yongchang Zhang和Jianguo Zhu在文献1.“Direct Torque Control of Permanent Magnet Synchronous Motor With Reduced Torque Ripple and Commutation Frequency”（IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL.26, NO.1, JANUARY 2011, pp:235–248）中研究了这样一种方法，并且研究了引入高通滤波器之后导致的幅值和相位误差进行补偿的方法，然而针对低通滤波器的补偿方法虽然计算相对简单，但系统的动态性能低。另一种方法是采用电流模型计算电机磁链，在静止坐标系中的电流模型在电机低速运行时计算精度较高，电机中高速运行时并不适用，通常要将其变换到旋转坐标系，且需要获得电机转子参数以及转子转速信息，增加了计算量，另外，还有研究者从控制理论方面提出了计算电机磁链的方法，比如文献2.“Novel Direct Torque Control Based on Space Vector Modulation With Adaptive Stator Flux Observer for Induction Motors”（IEEE Transactions on Magnetics VOL. 46, NO.8 ,AUGUST 2010 ,pp: 3133-3136）、文献3.“On the stator flux linkage estimation of an PMSM with extended kalman filters”（5th IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives (PEMD 2010) 2010 ,pp:1–6）、文献4.“Direct torque control of permanent magnet synchronous machines using stator flux full order state observer”（2004 IEEE International Symposium on Industrial Electronics, 2004, VOL 2, pp:913-916）分别采用了自适应磁链观测器、扩展卡尔曼滤波器、磁链全阶观测器等，然而这些方法都比较复杂，与DTC方案的简单性相悖。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种方法简单，运算速度快，适用转速范围宽，精度高的矢量变频器中电机定子磁链的估算方法。

本发明的技术方案是，一种矢量变频器中电机定子磁链的估算方法，其特征在于包括如下步骤： 

1、计算转子反电动势                                                ：

根据电机的定子电流、定子电压，计算转子反电动势；

式中：——为电机定转子互感；    、——为电机定、转子电感；

  ——为电机定子电阻；      ——为漏磁系数。

2、合成转子磁链矢量的给定值：

将电机转子磁链的给定值结合转子磁链的位置信息合成转子磁链矢量给值；

——为转子磁链给定值

——为转子磁链的空间位置（电角度）。

3、计算转子磁链矢量的预估值：

采用闭环积分方案，在两相静止坐标系（α-β）下计算转子磁链矢量，磁链计算方法可由如下方程表示：

                   

式中：——为根据系统的运行条件选取的增益系数，定义增益系数，对上式等式两边求积分，则可得出转子磁链矢量的预估值：