[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

说明书

技术领域

本发明涉及无速度传感器控制方法，尤其涉及一种基于改进型Q-MRAS的异步电机无速度传感器控制方法。

背景技术

目前，高性能的感应电机调速系统必然会涉及到速度的闭环控制，如若使用速度码盘、旋转变压器等测速装置获取转速信号，将增加整个调速系统的安装难度和成本，其可靠性也会降低，而利用无速度传感器控制技术可以实时观测出电机的转速，而且避免了速度传感器带来的一系列问题。如今怎么样提高其准确性和在低速情况下的估计性能已成为该技术的研究热点。目前无速度传感器矢量控制变频调速产品大多使用转速估计的方法可以总结如下，直接计算法、模型参考自适应(MRAS)、全阶状态观测器和扩展卡尔曼滤波等等，其中以MRAS方法使用最为广泛，效果最好。MRAS方法又可以根据其模型选择的误差项的不同分为多种，而其中又以基于无功功率误差的模型参考自适应方法(Q-MRAS)估计性能好，也能避免由于纯积分器的使用引起的误差积累和零漂移等问题。但该方法对电机参数的变化仍较为敏感，导致其在低速情况下的估计效果大大下降。因此，本发明对传统的基于无功功率误差的模型参考自适应方法(Q-MRAS)进行了改进，使其能够更好地应用于解决异步电机转速估计问题，降低无速度传感器控制方法对电机参数变化的敏感性，提高异步电机在低速情况下转速估计的精度以及全速度域内系统的稳定性。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种基于改进型Q-MRAS的异步电机无速度传感器控制方法。

本发明提供了一种基于改进型Q-MRAS的异步电机无速度传感器控制方法，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。

本发明的有益效果是：通过上述方案，利用无速度传感器矢量控制系统在运行过程中，具备良好的动态性能，在整个调速范围内带载能力强；估算出来的转速不管是在启动过程、状态切换过程还是在低速情况下都能很好地贴合实际转速，动态跟踪性能较强，同时解决了传统Q-MRAS方法对电机参数依赖性强的问题，转速辨识精度高且鲁棒性强。

附图说明

图1是本发明一种基于改进型Q-MRAS的异步电机无速度传感器控制方法的无速度传感器矢量控制框图。

图2是本发明一种基于改进型Q-MRAS的异步电机无速度传感器控制方法的转速估计系统结构图。

图3传统的Q-MRAS转速估计系统结构图。

图4是本发明一种基于改进型Q-MRAS的异步电机无速度传感器控制方法的空载启动结果(转矩、电流、转速)示意图。

图5是本发明一种基于改进型Q-MRAS的异步电机无速度传感器控制方法的空载运行速度辨识结果示意图。

图6是本发明一种基于改进型Q-MRAS的异步电机无速度传感器控制方法的负载突变运行结果(转矩、电流、转速)示意图。

图7是本发明一种基于改进型Q-MRAS的异步电机无速度传感器控制方法的负载突变速度辨识结果示意图。