[发明专利]一种用于双三相异步电机的控制方法以及装置

说明书

本发明公开一种用于双三相异步电机的控制方法以及装置。其中，所述方法包括：将第一高频电压信号与第二高频电压信号分别注入所述双三相异步电机定子侧的第一套三相绕组和第二套三相绕组，实现在所述双三相异步电机的谐波子空间的高频注入；获取所述谐波子空间中的高频电流响应；根据所述高频电流响应处理得到定子磁链位置角；根据所述定子磁链位置角实现基于定子磁链定向的控制，其中，所述第一高频电压信号与所述第二高频电压信号的幅值相同、相位相反。本发明通过利用双三相异步电机的非理想特性和发挥双三相异步电机可控自由度多的优点，提高了双三相异步电机在不使用速度传感器的低速和极低速工况下的运行性能。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体地，涉及一种用于双三相异步电机的控制方法以及装置。

背景技术

在20世纪中叶，已有学者从统一电机理论的角度对多相电机进行了理论研究，但受限于当时的技术水平，还难以实现对多相电机的有效控制。随着电力电子等技术的发展，多相电机逐渐进入工业实用化阶段，在舰船推进，多电飞机，核电站水循环系统等场合得到应用。与传统的三相电机相比，多相电机应用时具有一些显著优势。在低压工况下，多相电机凭借自身相数多的优势，在单个功率器件的电流容量不增加的前提下，更容易实现大容量运行，且无需考虑功率器件的并联均流问题。大多数多相电机凭借自身的绕组分布特点，无需额外的控制算法，就可以减小低次谐波电流产生的转矩脉动，从而减小电机的振动。此外，由于多相电机具有较多的相数，当电机或变换器其中的一相或几相出现故障时，可以切断故障相，采用一定的容错运行算法，实现电机的缺相降功率运行，提高系统的可靠性。

多相电机种类很多，双三相异步电机就是其中一种应用较为广泛的多相电机。该电机定子侧由两套在空间上相差30°电角度，且中性点相互隔离的三相绕组构成，转子侧一般为鼠笼结构。基本的双三相异步电机控制为标量控制，即VVVF(Variable VelocityVariable Frequency，变压变频)控制，为了提高电机的运行性能，工程技术人员将三相异步电机中所使用的矢量控制和直接转矩控制移植到双三相异步电机中。近年来，为避免使用与电机同轴相连的转速传感器，进一步提高电机在成本，安装和可靠性等方面的优势，无速度传感器的控制思路也被引入到双三相异步电机的控制领域中。比较常用的无速度传感器的控制算法包括基于电压模型的算法，基于全阶观测器的算法，基于卡尔曼滤波器的算法，基于模型参考自适应的算法和智能算法。这些算法都是在电机理想模型的基础上，基于电机的反电势等信息实现电机磁链和转速等信息的观测，可以在中高速运行区域实现良好的控制效果。

然而，在低速运行区，尤其是极低速区域，由于定子电阻偏差和逆变器死区的影响较为明显，电机反电势信息的信噪比降低，上述算法的性能下降。解决该问题的有效手段之一是利用电机的非理想特性，通过高频注入，及跟踪电机的结构凸极或磁路饱和引起的等效凸极所反映的磁链位置的方式，实现电机在无速度传感器的情况下的正常运行。现有的高频注入方法采用在基波子空间进行注入，注入面临着信号提取工作较为复杂，适用的转子槽型存在限制，会产生较明显的高频转矩脉动等问题。这些问题的存在影响了现有的基于高频注入的算法在低速区和极低速区的运行效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于双三相异步电机的控制方法以及装置。其中，所述方法通过利用双三相异步电机的非理想特性和发挥双三相异步电机可控自由度多的优点，提高了双三相异步电机在不使用速度传感器的低速和极低速工况下的运行性能。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于双三相异步电机的控制方法。所述方法包括：

将第一高频电压信号与第二高频电压信号分别注入所述双三相异步电机定子侧的第一套三相绕组和第二套三相绕组，实现在所述双三相异步电机的谐波子空间的高频注入；

获取所述谐波子空间中的高频电流响应；

根据所述高频电流响应处理得到定子磁链位置角；

根据所述定子磁链位置角实现基于定子磁链定向的控制，