[发明专利]一种交流电动机转速测量方法、转速控制方法及控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种交流电动机控制方法，尤其涉及一种转速控制方法及控制系统，属于电机控制技术领域。

背景技术

在交流电动机的转速反馈控制中，现有方法一般分为两种：第一种通过转速传感器实际测量得到反馈转速，再根据转速指令和转速反馈经过闭环控制器调制出转矩指令，该转矩指令再经过逆变控制器调制输出电压、电流给交流电动机。第二种，无需转速传感器，通过电流传感器采样得到交流电动机的三相或者两相定子输入电流，通过转速观测模型（例如最常见的电流模型或者电压模型）观测得到电动机的反馈转速，再根据转速指令和转速反馈经过闭环控制器调制出转矩指令，该转矩指令再经过逆变控制器调制输出电压、电流给交流电动机。

第一种方法，由于编码器计算出的转速反馈信号采样频率较慢，采样时间一般在100ms左右，而在转速控制装置中转速指令采样频率快，采样时间一般为一个载波周期，一般在100～500us左右，所以在转速控制上的反馈转速滞后于实际的电动机转速，存在反馈转速的时延问题，使输出转矩指令不准确，该转矩指令经过逆变控制器调制出的输出电压、电流不准确，从而影响转速控制精度，而且该方法对转速传感器的依赖度过高，所以，一旦转速传感器损坏或者精度不高时，变频器的控制将出错，导致整个系统不稳定。第二种方法，受电动机参数影响较大，而且由于电动机工况的不同变化和环境的影响，电动机的定子电阻，转子电阻会随着电动机运行而变化，在高速方波模式下，由于输出电流，电压波形较差，电流解耦非常困难且精度不高，影响电动机转子转速计算精度，而转速计算不准确将直接导致输出转矩的准确性，因而不能准确控制电动机的转速，也无法发挥电动机的功率。

综上可知，现有交流电动机的转速控制方法，无论是采用第一种还是第二种方法，控制精度和可靠性都不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种交流电动机转速测量方法、转速控制方法及控制系统，对利用转速观测模型得到的观测转速与实际测量得到的测量转速进行数据融合，从而得到更准确的反馈转速，进而根据该反馈转速对交流电动机的转速进行闭环控制。

本发明具体采用以下技术方案：

一种交流电动机转速测量方法，首先利用转速观测模型观测出交流电动机的转矩电流和观测转速；然后利用速度传感器获取交流电动机的测量转速，并以所述测量转速以及此前获得的交流电动机转速作为输入，利用PI调节器进行比例积分调节，得到输出量K，输出量K的初始值为预先设定的定值；以输出量K与转矩电流的乘积作为转速偏差，用观测转速减去所述转速偏差，得到最终的交流电动机转速。。

优选地，所述此前获得的交流电动机转速为与所述测量转速的采样时间最接近的交流电动机转速。

一种交流电动机转速控制方法，以上述交流电动机转速测量方法得到的交流电动机转速作为反馈转速，对交流电动机的转速进行闭环控制。

一种交流电动机转速控制系统，包括转速反馈单元、闭环控制单元、逆变控制单元，转速反馈单元对交流电动机的转速进行测量并将转速测量结果反馈至闭环控制单元，闭环控制单元根据转速反馈单元所反馈的转速测量结果以及预设的转速指令调制出转矩指令，逆变控制单元根据该转矩指令调制输出相应的电压、电流至交流电动机，从而实现交流电动机转速的闭环控制；所述转速反馈单元包括：

转速观测模块，包括用于对所述交流电动机的电流和/或电压进行实时检测的检测模块，以及，用于根据检测模块检测到的电流和/或电压对交流电动机的转矩电流和转速进行观测的磁链—转速观测器；

转速传感器，用于对所述交流电动机的转速进行实际测量；

反馈转速计算模块，包括PI调节器和转速修正器，其中，PI调节器用于对此前获得的交流电动机转速和转速传感器输出的测量转速进行比例积分调节，得到输出量K；转速修正器以输出量K与转速观测模块输出的转矩电流的乘积作为转速偏差，用转速观测模块输出的观测转速减去所述转速偏差，得到最终的交流电动机转速并将其反馈至闭环控制单元。

优选地，所述PI调节器的输入端和转速修正器的输出端之间串联有信号采样速率匹配模块，用于从转速修正器所输出的一组交流电动机转速测量数据中选择与当前测量转速的采样时间最接近的数据输出至PI调节器。