[发明专利]高压大功率变频器无速度矢量控制磁链观测器及观测方法

说明书

本发明公开了高压大功率变频器无速度矢量控制磁链观测器及观测方法，包括以下步骤：步骤S1：通过两相静止坐标下的电流磁链观测模型得到不同坐标轴的电流转子磁链值；步骤S2：通过两相静止坐标下的电压磁链观测模型得到不同坐标轴的电压转子磁链值；步骤S3：根据设定的滤波截止频率值，对所述电流转子磁链值和电压转子磁链值进行滤波得到转子磁链值。采用低通滤波器代替电压模型磁链观测器中的纯积分环节，克服了现有技术中存在的电流模型在高速时，电压模型在电机低速时磁链观测不准的情况；通过滤波器动态切换磁链观测器，使电机在不同转速下均能准确进行转子磁链定向。

技术领域

本发明涉及高压变频器领域，具体涉及高压大功率变频器无速度矢量控制磁链观测器及观测方法。

背景技术

异步电机矢量控制中要实现准确解耦和实现磁链的反馈控制，需要知道转子磁链准确的相位角和幅值。现有技术中一般利用异步电机定子侧的电压电流等相关参数设计磁链观测器用于实时计算得到转子磁链的准确位置和大小。现有的转子磁链观测器通常有两种电压模型和电流模型；

这两种磁链观测器算法的原理分别是电压模型：通过使用电机的定子电压和定子电流来计算转子磁链，器结构简单，容易实现。电流模型：使用电机定子侧电压，电流以及转子转速计算转子磁链，器观测值渐进收敛。

但是这两种磁链观测器算法的缺陷分别是电压模型中含有纯积分环节，存在直流偏置和初始值问题，并涉及到定子电阻，在低速时由于定子电阻压降作用明显，测量误差值与反电动势幅值接近，使得观测精度低，导致在异步电机电机低速运行时磁链观测不准。而电流模型对电机转子时间常数变化很敏感，在异步电机电机高速旋转时磁链观测不准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中异步电机矢量控制过程中存在在高速或低速情况下磁链观测器观测不准确的问题，目的在于提供一种高压大功率变频器无速度矢量控制磁链观测器及观测方法，解决上述问题。

本发明通过下述技术方案实现：

高压大功率变频器无速度矢量控制磁链观测方法，包括以下步骤：步骤S1：通过两相静止坐标下的电流磁链观测模型得到不同坐标轴的电流转子磁链值；步骤S2：通过两相静止坐标下的电压磁链观测模型得到不同坐标轴的电压转子磁链值；步骤S3：根据设定的滤波截止频率值，对所述电流转子磁链值和电压转子磁链值进行滤波得到转子磁链值；其中，所述不同坐标轴包括α轴和β轴；在电流磁链观测模型下得到α轴的电流转子磁链值Ψ_rα(i)；在电流磁链观测模型下得到β轴的电流转子磁链值Ψ_rβ(i)；在电压磁链观测模型下得到α轴的电压转子磁链值Ψ_rα(u)；在电压磁链观测模型下得到β轴的电压转子磁链值Ψ_rβ(u)。

本发明电压磁链观测器较传统电压观测器进行改进，通过低通滤波器来替代积分环节，通过低通滤波器在不同频率段下，区分电流观测器或电压观测器得到的磁链观测值占比。转子磁链通过对转子感应电压的纯积分得到，系统工作点接近零速时，由于转子感应电压近似为零，以至于只有误差信号被积分而掩盖了真实信号；因此采用低通滤波器代替电压模型磁链观测器中的纯积分环节，从而将进行电压观测的部分在通过积分之后形成一个高通滤波器，完成高频运行时的磁链观测，通过电流观测的部分加入低通滤波实现低频磁链观测，由于用低通滤波器代替电压模型磁链观测器中的纯积分环节，相当于在原电压模型磁链观测器上增加了一个一阶高通滤波环节因此，在将步骤S1中的电流转子磁链值Ψ_rα(i)和电流转子磁链值Ψ_rβ(i)进行截止频率一样的低通滤波，就可以实现在不同频率下分别采用对应的磁链观测模型，对磁链进行准确观测。

进一步的，所述步骤S1包括以下子步骤：