[发明专利]基于直流偏置双闭环补偿的改进电压模型磁链观测方法

说明书

本发明公开了一种基于直流偏置双闭环补偿的改进电压模型磁链观测方法，该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，先计算得到定子反感应电动势e_sa、e_sβ；然后由定子反感应电动势e_sα、e_sβ分别与第一组补偿量c_sα1、c_sβ1相减得积分补偿输出量x_sα、x_sβ，再将积分补偿输出量x_sa、x_sβ分别与第二组补偿量c_sα2、c_sβ2相减得到比例补偿输出量y_sα、y_sβ，最后根据得到的比例补偿输出量y_sα、y_sβ，经过纯积分器分别得到电机估计的α轴定子磁链估计的β轴定子磁链本发明方案具有如下优点：1、兼顾磁链观测的速度和精度；2、结构简单，易于工程实现。

技术领域

本发明涉及一种磁链观测器，具体地说是一种基于直流偏置双闭环补偿的改进电压模型磁链观测方法。

背景技术

磁链的准确观测一直异步电机高性能控制的重点和难点课题。基于电压纯积分的磁链观测方案，因其结构简单、不需要速度信号等优点而受到人们青睐。但是电压模型固有的纯积分问题降低了磁链观测的精度。根据稳态情况下纯积分器的交流输入和输出应满足正交关系这一原理，国内外学者提出了相应改进方案以提高磁链观测精度，进而提高电机控制性能。

1998年IEEE文献“New integration algorithms for estimating motor fluxover a wide speed range”(“基于新型积分算法的宽速范围电机磁链估计方案”——1998年IEEE电力电子期刊)，提出一种基于定子反电动势和估计定子磁链正交性的自适应补偿方案。虽然该方案可以有效提高磁链观测精度，但是在方案实现中需要引入直角坐标系与极坐标之间的变换等运算环节，这使得系统设计变得复杂。

题为“基于反电动势与磁链正交性的异步电机电压模型积分改进算法”(张杰，柴建云等，电工技术学报，2014年第29卷第3期41-49页)的文章，提出一个基于积分器输入输出正交性的改进电压模型。虽然该方法可以完全消除直流偏置问题，但是该方法的磁链观测速度有待提高。

2015年IEEE文献“Improved stator flux estimator for speed sensorlessinduction motor drives”(“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)，提出一种基于定子反电动势和估计定子磁链正交性的前馈补偿方案。虽然该方案可以有效提高磁链观测速度，但是该方案无法完全消除估计磁链中的直流偏置。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有基于积分器输入输出正交性的改进电压模型磁链观测方法的不足，提出一种易于工程实现且兼顾磁链观测速度和精度的改进方案，即基于直流偏置双闭环补偿的改进电压模型磁链观测方法。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，经过两次补偿运算，然后再经过纯积分器得到估计定子磁链。

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；