[发明专利]电器设备、电机控制系统及感应电机的控制方法、装置

说明书

本发明公开了一种电器设备、电机控制系统及感应电机的控制方法、装置。其中，控制方法包括以下步骤：获取电机频率指令值；根据电机频率指令值，获得电机同步频率指令值，利用电机数学模型进行电流计算以获得d轴电流指令值和q轴电流指令值；根据电机同步频率指令值、d轴电流指令值和q轴电流指令值，利用电机数学模型进行电压计算以获得d轴电压指令值和q轴电压指令值；根据电机同步频率指令值进行角度计算以获得电机同步转角；根据电机同步转角对d轴电压指令值和q轴电压指令值进行坐标转换以获得α轴电压指令值和β轴电压指令值，并根据α轴电压指令值和β轴电压指令值生成控制信号以通过逆变器对电机进行控制。该控制方法的成本优于矢量控制，性能优于V/F控制。

技术领域

本发明涉及电器技术领域，特别涉及一种感应电机的控制方法、一种感应电机的控制装置、一种电机控制系统及一种电器设备。

背景技术

感应电机由于没有有刷电机的电刷换向问题，也没有永磁同步电机的退磁风险，且具有结构简单、成本低、可靠性高的优点，在工业和家电等领域应用广泛。

目前，三相感应电机的变频控制方法大致分为两类：

一类是V/F控制(恒压频比控制)。如图1所示，分别为电机第一频率指令值和第二频率指令值，是电压矢量幅值，θ^*为电压矢量角度。电机第一频率指令值经过一个“指令处理”模块后，生成第二频率指令值，该“指令处理”模块起到平滑指令的作用，可用斜坡函数等实现。第二频率指令值经过“角度计算”模块生成电压角度，该模块可用积分等方式实现。“电压生成”模块根据输入的第二频率指令值，对V/f曲线进行查表，生成电压幅值。电压幅值和角度经“PWM生成”模块生成逆变器脉冲驱动信号，通过逆变器输出电压给电机。

然而，由于V/F曲线是根据经验调试获得，因此不能准确匹配电机，使得V/F控制输出电压与理想输出电压之间有偏差(如图2所示)，容易造成效率低或输出转矩不足问题。

另一类是矢量控制。如图3所示，i_abc是经过电流采样得到的电机静止三相坐标系下的电流反馈值，i_α,i_β是静止两相坐标系下的电流反馈值，i_d,i_q是按磁场定向的同步旋转坐标系下的dq轴电流反馈值，是同步旋转坐标系下的dq轴电流指令值，分别为静止两相坐标系下的α轴电压指令值和β轴电压指令值，为观测器估计的定向磁链角度。

然而，矢量控制由于是电流闭环，因此需要精确采样电机相电流，或是通过精确采样直流母线电流再估计相电流，这不仅增加了控制器硬件成本，也增加了对电路板布线的要求。另外，为了去掉电机速度传感器以降低整个系统的成本，一般通过控制器的观测器软件获得转子磁链位置，而观测器软件算法复杂，且对电机参数高度依赖，在电机参数随温度等外部环境变化时，估计的磁链角度就会偏离实际的磁链角度，进而降低电机的控制性能，甚至发生无法运转的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种感应电机的控制方法，该控制方法的成本优于矢量控制，性能优于V/F控制。

本发明的第二个目的在于提出一种感应电机的控制装置。

本发明的第三个目的在于提出一种电机控制系统。

本发明的第四个目的在于提出一种电器设备。