[发明专利]低速下基于PI调节器和锁相环原理的磁链估计器

说明书

技术领域

本发明属于大功率交流传动领域，是在运用PI调节器和锁相环原理的基础上提出一种基于电压模型的电机磁链估计器算法。该算法避免了传统电压模型的积分饱和以及初始相位误差问题，解决了低通滤波器算法低频误差较大问题。

背景技术

磁场控制是实现高性能交流调速方法的基础，而这些控制方法都需要实时的检测转子或定子磁链的幅值和相位。在同步电机按气隙磁链定向的矢量控制系统中，其解耦的关键依赖于气隙磁链观测的正确性。电机磁链估计在近年来受到了广泛的关注，主要的方法包括基于电机模型的方法、信号分析方法及基于现代控制理论方法。信号分析方法往往依赖于电机本身的结构特点，因此通用性较差。基于现代控制理论方法如基于扩展Kalman滤波器、模型参考自适应方法，在磁链观测中得到一定的应用，但往往难以兼顾误差收敛速度和参数敏感性两个方面，同时还要面临计算开销过大的问题。

目前基于电机模型气隙磁链的观测方法主要由电流模型、电压模型和基于两者的混合模型。其中，电压模型结构简单，在高速下取得了良好的观测效果，而且在计算过程仅需要电机参数中的定子电阻和漏感，因此最为常用。但是由于电压模型中使用了纯积分环节，微小的直流偏置都将最终导致积分饱和，从而导致磁链估计错误。

为此，在电压模型中通常采用一阶低通滤波器来替代纯积分环节，以消除积分环节对直流量的积累作用，但采用低通滤波器计算气隙磁链时存在幅值和相位误差，从而影响磁链观测的精度，这种误差在低速下尤为严重。

发明内容

本发明的目的是解决传统电压模型的积分饱和、初始相位误差以及低通滤波器算法低频误差较大的问题。

根据本发明提供的一种低速下基于PI调节器和锁相环原理的磁链估计器，其通过同步角速度和磁链计算出电动势转矩分量的给定值，将电动势转矩分量的给定值和电动势转矩分量进行比较后通过PI调节器调整角度来获取磁链。

优选地，所述的获取磁链的方法通过以下电压模型及方法实现：

定义气隙磁链轴为m轴，定义超前m轴90°的为转矩轴，即t轴；

感应电动势的幅值e和θ_e相角计算公式为：

|e|=eα2+eβ2θe=arctan(eβeα)---(1)]]>

其中，e_α和e_β是电机在两相静止坐标系下的由电压、电流、电阻和漏感计算出来的两相感应电动势；

由|e|和角度计算得到e_m和e_t的公式为：