[发明专利]带有定子温度在线监测的异步电机自适应矢量控制系统

权利要求书

1.带有定子温度在线监测的异步电机自适应矢量控制系统，其特征在于，该系统包括：

转子磁场准确定向模块，用于根据d-q同步旋转坐标下的电流和电压信号，基于负载角补偿校正进行转子磁场准确定向；

定子磁链调节模块，用于对定子d轴磁链进行闭环控制，并对定子电阻辨识进行修正；

定子电压解耦模块，用于在转子磁场准确定向和定子d轴磁链进行闭环控制条件下对d轴电压、q轴电压进行解耦；

定子电阻压降补偿模块，用于根据定子磁链调节模块的输出结果对定子电阻压降进行补偿；

定子绕组温度监测模块，用于根据定子电阻辨识修正的结果对定子绕组温度和温升进行在线监测；

转子磁场准确定向模块中对转子磁场进行准确定向的具体内容为：

利用d-q同步旋转坐标下的电流和电压信号，构造一种不含定子电阻R_r和转子电阻R_r的负载角θ的参考模型：

其中：

σ为电机的漏磁系数，其计算式为：

式中，i_d、i_q、u_d、u_q分别为同步旋转坐标下的d轴电流、q轴电流、d轴电压、q轴电压信号，L_r、L_s、L_m分别为电机转子电感、定子电感和定转子互感，ω₁为定子角频率；

根据d-q同步旋转坐标下的实测电流信号获取负载角θ的可调模型：

将两种模型负载角的正切值作差输入PI调节器，对转子磁链与定子电流之间的相角差直接进行补偿校正，输出信号为角频率补偿值Δω，补偿后的定子角频率为ω₁＝ω_s+Δω+ω_r，ω_r为转子角速度，ω_s为转差角频率；

定子磁链调节模块的具体内容为：

在转子磁场准确定向条件下对定子d轴磁链进行闭环控制，将d轴参考磁链与实际磁链ψ_d＝L_si_d的差值作为定子磁链调节模块的输入，采用PI控制调节，输出定子电阻的辨识修正值

定子电压解耦模对d轴电压、q轴电压进行解耦的表达式分别为：

d轴：V_d-dec＝-ω₁σL_si_q

q轴：

式中，ω₁为定子角频率，i_q为d-q同步旋转坐标下的q轴电流信号，σ为电机的漏磁系数，L_s为电机定子电感。

2.根据权利要求1所述的带有定子温度在线监测的异步电机自适应矢量控制系统，其特征在于，定子电阻压降补偿模块对定子电阻压降进行补偿的具体内容为：

当定子磁链调节模块使定子电阻的辨识修正值与定子电阻的实际值R_s相等，则判定定子电阻压降得到完全补偿，定子电阻压降补偿的计算式为：

式中，i_d、i_q分别为同步旋转坐标下的实测d轴电流、q轴电流信号。

3.根据权利要求1所述的带有定子温度在线监测的异步电机自适应矢量控制系统，其特征在于，定子绕组温度监测模块对定子绕组实时估测温度的表达式为：

式中，β_r为转子绕组导体材料的电阻温度系数，为在电机温度与冷却介质温度一致时初次启动达到转速稳定的较短时间内，根据定子磁链调节模块得到的定子电阻的辨识修正值，A_s0为对应此时的电机冷却介质检测温度；为在电机正常工作过程中，根据定子磁链调节模块得到的定子电阻的辨识修正值，A_s1为对应此时的电机冷却介质检测温度；

根据定子绕组的温度计算当前定子绕组的温升ΔA_s，其计算式为：