[发明专利]一种基于转矩观测的异步电机矢量控制磁场定向矫正方法

权利要求书

1.一种基于转矩观测的异步电机矢量控制磁场定向矫正方法，其特征在于，包括励磁电流环、转矩电流环、转子磁场定向环节、定子磁链辨识环节、转矩观测环节、空间矢量调制环节、三相全桥逆变器、异步电机；励磁电流环将给定励磁电流i_sd^*与实际励磁电流i_sd的差值进行比例和积分环节，调节出励磁电压u_sd，进而维持异步电机的转子磁链恒定；转矩环将异步电机的给定转速角频率ω_r^*，与异步电机实际转速角频率ω_r的差值经过PI调节出给定转矩电流i_sq^*，再与实际转矩电流i_sq的差值经过PI调节得到转矩电压u_sq，进而实现电机的转矩控制；通过电机的转矩电流i_sq^*、励磁电流i_sd^*，得到给定转差角频率ω_sl^*，其中异步电机给定转差角频率ω_sl^*= i_sq^*/τ_ri_sd^*，τ_r=L_r/R_r为转子时间常数、L_r为转子电感，R_r转子电阻；给定转差角频率ω_sl^*与补偿转差角频率Δω_sl^*之和ω_s^*加转子电角频率p_nω_r再经过积分即可得到观测转子磁场定向角                                                ；转矩观测环节分别在dq坐标系和αβ坐标系下观测出转矩估值和，测转矩与观测转子磁场定向角有关，而与观测转子磁场定向角无关；如果当前观测的磁场定向角度存在偏差，则在两个坐标系下观测的转矩值和必然存在偏差；其中补偿转差角频率由坐标系估测转矩和dq坐标系估测转矩的差值经过PI调节器得到；和的具体求解过程如下：

（1）利用电流传感器检测得到异步电机定子三相相电流i_sa、i_sb、i_sc，经过磁势不变的3/2变换，得到在静止αβ坐标系中的定子电流i_sα、i_sβ；

(1)

再将(1)式经过变换得到dq旋转坐标系下异步电机当前的励磁分量i_sd和转矩分量i_sq：

(2)

其中角即为当前观测的转子磁场定位角；再由励磁电流i_sd和转矩电流i_sq进一步求得异步电机在当前观测旋转坐标系下的转矩：

(3)

（2）利用电压传感器获得三相全桥逆变器的直流母线电压u_dc，u_dc与三相全桥逆变器的占空比（D_A、D_B、D_C）组合计算得出异步电机在静止abc坐标系下的三相相电压u_sa、u_sb、u_sc；

(4)

将异步电机在静止abc坐标系下的三相相电压u_sa、u_sb、u_sc进行磁势不变的3/2变换，得到异步电机在静止αβ坐标系下的定子电压u_sα、u_sβ；

(5)

利用式（5）、式（1）计算得出的异步电机在静止αβ坐标系下的定子电压u_sα、u_sβ和定子电流i_sα、i_sβ，求得在静止αβ坐标系下的定子磁链：

(6)

结合式(1)式(6)可进一步求得异步电机在dq旋转坐标系下的转矩：

(7)

可以看出由式(7)估测的转矩与定向角度无关，而式(3)得到的转矩与定向角度有关；这样根据定向准确时，两个坐标系下观测的转矩相等，即可利用PI调节器调节出补偿转差频率。