[发明专利]电压模型定子磁链估计方法

说明书

本发明公开了一种新颖的改进电压模型定子磁链估计方法。该估计方法根据采集并运算得到的静止坐标系下的异步电机定子反感应电动势和定子角频率，然后经过直流偏置消除模块得到不含直流量的定子反感应电动势y_sα、y_sβ；最后通过磁链计算模块得到估计的α轴定子磁链估计的β轴定子磁链相对于传统的技术方案，本发明方案具有如下优点：1、消除电压模型磁链观测器的直流偏置和稳态误差问题；2、磁链估计的动态响应速度较快。

技术领域

本发明涉及一种磁链观测器，具体说是一种新颖的改进电压模型定子磁链估计方法。

背景技术

异步电机磁链的准确观测一直是电机高性能控制的关键课题。利用观测磁链可以实现电机速度、转矩等参数的估计，进而实现电机无速度、转矩闭环控制。基于电压纯积分的磁链观测方案，因其结构简单、易于实现等优点而受到人们青睐。然而在实际应用中，电压模型固有的纯积分问题限制了磁链观测的精度。针对这一问题，国内外学者提出了一系列改进方案。

题为“定子磁链观测器低通滤波器的改进”(何志明，廖勇，向大为，中国电机工程学报，2008年第28卷第18期61-65页)的文章提出一种基于补偿加低通滤波器的方案。该方法虽然可以有效提高磁链观测速度，但是无法完全消除估计磁链中的直流偏置。2015年IEEE文献“Improved stator flux estimator for speed sensorless induction motordrives”(“基于改进磁链观测器的异步电机无速度控制”——2015年IEEE电力电子期刊)，提出一种变低通滤波器截止频率的改进方案。该方法虽然可以进一步提高磁链观测速度、降低估计磁链中的高频噪声，但是仍然无法完全消除估计磁链中的直流偏置。题为“一种能消除直流偏置和稳态误差的电压型磁链观测器”(张星，瞿文龙，陆海峰，电工电能新技术，2006年第25卷第1期39-43页)的文章提出一种带通滤波器串联补偿网络的方案。虽然该方案可以消除积分初值与直流漂移问题，但是该方案磁链观测的动态响应速度仍然有待提升。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有改进电压模型磁链观测方法无法兼顾磁链观测速度和精度的问题，提出一种新颖的改进方案。本发明首先采集异步电机的定子频率ω_e，静止αβ坐标系下的定子电压u_sα、u_sβ和定子电流i_sα、i_sβ，在计算得到定子反电动势后，依次经过直流偏置消除模块、磁链计算模块，最终实现定子磁链的准确观测。

本发明的技术方案按照以下步骤实现。

步骤1：采集异步电机的定子频率ω_e，静止αβ坐标系下的定子电压分量u_sα、u_sβ和静止αβ坐标系下的定子电流分量i_sα、i_sβ，根据公式(1)计算得到定子反感应电动势e_sa、e_sβ；

其中R_s为定子电阻；

步骤2：根据步骤1得到的定子反感应电动势e_sa、e_sβ，经过直流偏置消除模块得到不含直流量的定子反感应电动势y_sα、y_sβ；

所述直流偏置消除模块，包括一个补偿网络计算方程和一个高通滤波器计算方程，其表达式分别为：

补偿网络计算方程：

高通滤波器计算方程：