[发明专利]一种适用于异步电机大转矩启动的无速度传感器控制方法

权利要求书

1.一种适用于异步电机大转矩启动的无速度传感器控制方法，其特征在于，包括：

步骤一，采集电机定子A相电流、B相电流和逆变器直流母线电压，并计算对应C相电流；

步骤二，将A相、B相和C相电流进行Clark变换，得到异步电机定子电流在αβ坐标系下的α轴分量和β轴分量；

步骤三，建立基于旋转坐标系的自适应滑模观测器，其中转子磁链矢量ψ和d轴方向一致；

步骤四，计算转子估计旋转角速度和模型电机控制量u₁；

步骤五，计算电机转子估计磁场位置角

步骤六，设计电流内环控制器，通过Lyapunov非线性设计法判断稳定，并计算出实际控制量在dq坐标系下的d轴分量S_d和q轴分量S_q；

步骤七，将实际控制量在dq坐标系下的d轴分量S_d和q轴分量S_q进行Park反变换，得到实际控制量在αβ坐标系下的α轴分量和β轴分量；

步骤八，计算电机定子电流在dq坐标系下d轴分量、q轴分量的估计值及转子磁链在d轴分量、q轴分量的估计值，

步骤九，将实际控制量在αβ坐标系下的α轴分量和β轴分量进行SVPWM，得到六路PWM信号实现对异步电机的控制；并返回步骤一，循环控制；

步骤三中基于旋转坐标系的自适应滑模观测器中模型电机的数学模型满足以下公式：

其中，σ为电机漏磁系数，T_r为转子电磁时间常数，为转子估计旋转角速度，ω_k为旋转坐标系下相对a-b-c参照系下的旋转角速度，u_d、u_q为定子电压在d轴和q轴上的分量；i_d、i_q为定子实际电流在d轴和q轴上的分量；为定子估计电流在d轴和q轴上的分量；为转子估计磁链在d轴上分量；为转子估计磁链在q轴上分量；R_s为电机定子相电阻；R_r为电机折算到定子侧转子相电阻；L_s为电机定子等效两相绕组间的自感；L_r为电机转子等效两相绕组间的自感；L_m为电机定子等效两相绕组间的互感；u₁模型电机的控制量。

2.根据权利要求1所述的一种适用于异步电机大转矩启动的无速度传感器控制方法，其特征在于，步骤四中转子估计旋转角速度模型电机控制量u₁的计算公式如下：

其中，为电流误差，i_d、i_q为定子实际电流在d轴和q轴上的分量；为定子估计电流在d轴和q轴上的分量；为磁链误差，为转子估计磁链在d轴上分量，ψ_d为转子实际转子磁链在d轴上分量；k₁、k₂为滑模增益，k_i为电流观测误差积分项系数，sig(x)为sigmoid函数，R_s为电机定子相电阻，L_r为电机转子等效两相绕组间的自感；R_r为电机折算到定子侧转子相电阻；L_s为电机定子等效两相绕组间的自感；L_m为电机定子等效两相绕组间的互感；σ为电机漏磁系数，

3.根据权利要求2所述的一种适用于异步电机大转矩启动的无速度传感器控制方法，其特征在于，模型电机控制量u₁计算公式中的sigmoid函数满足以下公式：

其中，a为sigmoid常数。

4.根据权利要求3所述的一种适用于异步电机大转矩启动的无速度传感器控制方法，其特征在于，步骤五中电机转子估计磁场位置角的计算公式如下：

其中，

其中，ω_k为旋转坐标系下相对a-b-c参照系下的旋转角速度，L_m为电机定子等效两相绕组间的互感；T_r为转子电磁时间常数；为定子估计电流在q轴上的分量；为磁链误差，为转子估计磁链在d轴上分量，ψ_d为转子实际转子磁链在d轴上分量；为转子估计旋转角速度。