[发明专利]基于虚拟电压注入的感应电机无速度传感器驱动控制方法

权利要求书

1.基于虚拟电压注入的感应电机无速度传感器驱动控制方法，该方法基于感应电机无速度传感器驱动系统，通过在αβ坐标系下电机的定子电压指令输入值u_sα、u_sβ和磁链观测器定子电压输入值之间增加一虚拟电压注入模块，或者，在dq坐标系下电机的定子电压指令输入值u_sd、u_sq和磁链观测器定子电压输入值之间增加一虚拟电压注入模块实现，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1.基于感应电机的参数计算k，k为虚拟电压注入模块中的比例关系，k的计算公式如下：

其中，p为大于零的常数，根据感应电机转速和转矩的稳定程度来取值；R_r为感应电机转子电阻；L_m为感应电机互感；L_r为感应电机转子侧电感；

S2.将αβ坐标系下电机的定子电压指令输入值u_sα、u_sβ分别乘以比例关系k，获得αβ坐标系下磁链观测器定子电压输入值或者，将dq坐标系下电机的定子电压指令输入值u_sd、u_sq分别乘以比例关系k，获得dq坐标系下磁链观测器定子电压输入值

该操作相当于在u_sα和u_sβ的基础上，注入了u_{sα_inj}和u_{sβ_inj}，其中使得满足

式中，u_{sα_inj}为α轴下的虚拟电压注入值，u_{sβ_inj}为β轴下的虚拟电压注入值；

或者，相当于在u_sd和u_sq的基础上，注入了u_{sd_inj}和u_{sq_inj}，其中使得满足

式中，u_{sd_inj}为d轴下的虚拟电压注入值，u_{sq_inj}为q轴下的虚拟电压注入值；

S3.基于或构建磁链观测器的动态数学模型；

S4.基于磁链观测器的动态数学模型，使用转速观测器观测感应电机转子转速使用磁链观测器观测转子磁链的旋转角度

S5.观测出的转子转速被用于转速PI调节模块和磁链观测器，观测出的转子磁链旋转角度用于2相同步旋转坐标/2相静止坐标变换模块，从而实现感应电机无速度传感器转速和转矩的控制；

步骤S3中基于构建的磁链观测器的动态数学模型如下：

其中，

基于构建的磁链观测器的动态数学模型如下：

其中，

其中，分别为α轴、β轴、d轴、q轴下的定子磁链观测值；分别为α轴、β轴、d轴、q轴下的转子磁链观测值；分别为α轴、β轴、d轴、q轴下的定子电流观测值；ω_e为同步转速；R_s、R_r分别为电机定子电阻和转子电阻；L_s、L_r、L_m分别为电机定子侧电感、电机转子侧电感和电机互感；αβ坐标系是2相静止坐标系，dq坐标系是2相同步旋转坐标系。

2.如权利要求1所述的驱动控制方法，其特征在于，虚拟电压注入模块通过加法器、乘法器或其组合实现。

3.如权利要求1或2所述的驱动控制方法，其特征在于，基于构建磁链观测器的动态数学模型时，步骤S4中感应电机转子转速计算公式如下：

基于构建磁链观测器的动态数学模型时，步骤S4中感应电机转子转速计算公式如下：

其中，k_p、k_i分别为转速观测器的比例环节增益和积分环节增益；i_sα、i_sβ、i_sd、i_sq分别为α轴、β轴、d轴、q轴下定子电流实际测量值；分别为α轴、β轴、d轴、q轴下定子电流观测值；分别为α轴、β轴、d轴、q轴下的转子磁链观测值；S₁、S₂分别为的时间积分值。