[发明专利]一种异步电机速度观测与启动统一控制方法

说明书

本发明公开了一种异步电机速度观测与启动统一控制方法，包括零速启动输出环节、速度观测控制环节、统一调节控制器；零速启动输出环节输出矢量控制内环坐标变换控制低频角至统一调节控制器；速度观测控制环节基于融合磁链观测器、双电流模型磁链观测器以及自适应率控制器构建，采集逆变器电压、电流信号，输出电机速度观测值及内环坐标变换角。本发明考虑了低速带载启动反电动势观测不精确的影响，有效降低传统速度观测中电压模型磁链观测不准确的影响，能够实现异步电机带载动态快速启动和无速度观测稳态有效控制。

技术领域

本发明涉及一种大功率异步电机速度观测与启动统一控制方法，属于异步电机控制技术领域。

背景技术

异步电机是现代交流传动系统的重要组成部分，其可靠运行直接影响着交流传动系统的整体性能。

异步电机零速启动及无速度传感器矢量控制是交流传动系统的的关键技术之一。当前，传统的工矿应用场合，异步电机控制系统多采用速度传感器实现电机速度闭环，但速度传感器的安装增加了电机控制系统的成本，并且，在煤矿井下等特殊场合，对速度传感器的安装提出了更高的要求，甚至不具备安装速度传感器的条件。而无速度传感器技术，通过已知的系统某些容易获得的参数估算出电机的转速，即异步电机速度观测技术是解决上述问题的主要手段。

当前基于电压模型构建模型参考自适法实现速度观测的系统中，存在诸多问题：低速时电压、磁链观测不准确，积分饱和影响等，进而影响了系统运行稳定性及零速带载启动能力。现有技术中，申请号为201711325084.6的发明专利：一种感应电机无速度传感器矢量控制低频估算方法及系统，虽对定子电阻进行了补偿，但仍是基于电压模型构建，磁链观测准确度仍有待提高。申请号为201810462918.6的发明专利：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，注入虚拟电压，算法较为复杂，涉及较多的运算处理对硬件性能要求更高，系统响应慢，对电机低速运行带载能力造成影响。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种异步电机速度观测与启动统一控制方法，同时考虑了低速带载启动反电动势观测不精确的影响，有效降低传统速度观测中电压模型磁链观测不准确的影响，能够实现异步电机带载动态快速启动和无速度观测稳态有效控制。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种异步电机速度观测与启动统一控制方法，包括零速启动输出环节、速度观测控制环节、统一调节控制器；所述零速启动输出环节输出矢量控制内环坐标变换控制低频变换角至统一调节控制器；所述速度观测控制环节采集逆变器电压、电流信号，输出电机速度观测值及转子位置角至统一调节控制器。

进一步，所述速度观测控制环节包括融合磁链观测器、双电流模型磁链观测器以及自适应率控制器；所述融合磁链观测器采集定子电压与定子电流分别输出定子磁链在静止坐标系下的分量与以及转子磁链在静止坐标系下的分量其中分别为基于定子电流得到的定子磁链在两相静止坐标系下的磁链分量，分别为基于定子电压得到的定子磁链在两相静止坐标系下的磁链分量；

所述双电流模型磁链观测器基于定子电流模型和磁链电流模型，采集定子电压与定子电流，输出定子电流观测量以及输出转子磁链所述自适应率控制器基于李雅普诺夫超稳定理论构建，输出异步电机速度观测值与转子位置角。

进一步，在融合磁链观测器中，根据异步电机电压模型与电流模型，分别计算异步电机在d-q坐标系下的电机转子磁链和静止坐标系下的定子磁链其计算公式为：