[发明专利]基于改进型Q‑MRAS的异步电机无速度传感器控制方法

权利要求书

1.一种基于改进型Q-MRAS的异步电机无速度传感器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、转速控制：根据无速度传感器方法估算出电机转速与转速给定值的差值，将该差值送入转速调节器，计算得到的输出即为定子电流q轴分量的给定值；

(2)、转差频率计算：根据定子电流q轴分量的给定值，计算出电机的转差角速度，并与无速度传感器方法估算出来的电机转速相加得到转子磁链的电角速度，再通过一个积分环节得到转子磁链的空间相位；

(3)、坐标变换：根据上述得到的转子磁链的空间相位，利用Clark变换和Park变换将电机的三相静止坐标系下实际的定子电流变换到dq轴下的定子电流，得到定子电流dq轴分量实际值；

(4)、电流控制：根据上述定子电流dq轴分量实际值与其对应的给定值的偏差，将该偏差分别送入对应的电流调节器，计算得到的输出即为定子电压dq轴分量给定值；

(5)、空间矢量调制：根据上述得到的定子电压dq轴分量给定值，利用反Park变化得到定子电压αβ轴分量给定值，根据该给定值进行空间矢量调制，输出对应的SVPWM脉冲，驱动异步电机运行；

(6)、无速度传感器方法：将静止坐标系下的无功功率表达方程作为参考模型，根据输入的定子电压αβ轴分量给定值和定子电流αβ轴分量计算得到参考无功功率，将旋转坐标系下的无功功率方程作为可调模型，根据输入的定子电压dq轴分量给定值和定子电流dq轴分量给定值计算得到可调无功功率，将参考模型和可调模型输出的无功功率相减得到一个差值，将该差值送入误差信号处理单元，输出的信号再送入自适应律调节器，得到的输出值为估计的电机转速。

2.根据权利要求1所述的基于改进型Q-MRAS的异步电机无速度传感器控制方法，其特征在于：

转速控制：根据无速度传感器方法估算出来的电机转速与转速给定值w_r*的差值，将该差值送入转速调节器，计算得到的输出即为定子电流q轴分量的给定值i_sq*；

转差频率计算：根据定子电流q轴分量i_sq，计算出电机的转差角速度w_sl，计算公式如下：

wsl=1τrisqisd*]]>

式中，τ_r为转子时间常数；

将w_sl与无速度传感器方法估算出来的电机转速相加得到转子磁链的电角速度w_e，在通过一个积分环节得到转子磁链的空间相位ρ_mr。

3.根据权利要求2所述的基于改进型Q-MRAS的异步电机无速度传感器控制方法，其特征在于：

坐标变换：根据上述得到的转子磁链的空间相位ρ_mr，利用Clark变换和Park变换将电机的三相静止坐标系下实际的定子电流i_sa、i_sb变换到dq轴下的定子电流i_sd、i_sq；

电流控制：根据上述定子电流dq轴分量实际值i_sd、i_sq与其对应的给定值的偏差i_sd*、i_sq*，将该偏差i_sd*、i_sq*分别送入对应的电流调节器，计算得到的输出即为定子电压dq轴分量给定值v_sd^*、v_sq^*；

空间矢量调制：根据上述得到的定子电压dq轴分量给定值v_sd^*、v_sq^*，利用反Park变化得到定子电压αβ轴分量给定值v_sα^*、v_sβ^*，根据该给定值进行空间矢量调制，输出对应的SVPWM脉冲，驱动异步电机运行；

无速度传感器方法：将静止坐标系下的无功功率表达方程作为参考模型，根据输入的定子电压αβ轴分量给定值和定子电流αβ轴分量计算得到参考无功功率，将旋转坐标系下的无功功率方程作为可调模型，根据输入的定子电压dq轴分量给定值和定子电流dq轴分量给定值计算得到可调无功功率，将参考模型和可调模型输出的无功功率相减得到一个差值，将该差值送入误差信号处理单元，输出的信号再送入自适应律调节器，得到的输出值为估计的电机转速，无功功率表达式如下：

Q=i→s×v→s]]>

在静止两相坐标系下，

Q_r＝(i_sα+ji_sβ)×(v_sα+jv_sβ)＝v_sβi_sα-v_sαi_sβ

上式即为参考模型；

其电压电流的表达方程如下：

其中，V_m和I_m分别是电压和电流的幅值；为电压和电流间的相位差，结合上述两式可得下式，

而在旋转坐标系下，无功功率表达式为

Q_s＝v_sqi_sd-v_sdi_sq

上式即为可调模型，

由PARK变换可以得到旋转坐标系下的电压电流表达式如下所示：

vsdvsq=cos(ρmr)sin(ρmr)-sin(ρmr)cos(ρmr)vsαvsβ,isdisq=cos(ρmr)sin(ρmr)-sin(ρmr)cos(ρmr)isαisβ]]>

结合上述两式可以得到：