[发明专利]一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法

权利要求书

1.一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法，其特征在于，包括：

S1.根据电机参考电压生成虚拟电压

S2.根据同步转速自适应地调节观测器输入电压的幅值和相位；

S2.1.通过电压闭环结构对电机参考电压与虚拟电压进行切换，输出中间电压

S2.2.根据同步转速，对中间电压进行相位补偿，使所得的观测器输入电压相位始终与电机参考电压保持一致；

S3.基于观测器输入电压估计电机转子转速，通过矢量控制实现电机控制，实现实际磁链电流i_sd、实际转矩电流i_sq、电机估计转速分别与参考磁链电流参考转矩电流和电机参考转速一致。

2.根据权利要求1所述的一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法，其特征在于，步骤S2.1具体为，通过如下公式得到中间电压

其中，u′_sα和u′_sβ为在静止坐标下α轴和β轴的分量，和为在静止坐标下α轴和β轴的分量，k_fp为电压闭环系数；和为在静止坐标系α轴和β轴下的分量。

3.根据权利要求2所述的一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法，其特征在于，步骤S2.2具体为，通过以下公式对中间电压进行相位补偿：

其中，和为在静止坐标系下α轴和β轴的分量，α₁为相位补偿角，ω_e表示同步转速。

4.根据权利要求3所述的一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法，其特征在于，k_fp通过以下表达式确定：

时

其中，k_e为等效电压系数，k表示虚拟电压生成系数，α₂表示中间电压与电机参考电压的相位误差，为同步转速临界值。

5.根据权利要求2所述的一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法，其特征在于，步骤S2.2具体为，通过以下公式对中间电压进行相位补偿：

其中，和为在静止坐标系下α轴和β轴的分量，k表示虚拟电压生成系数，α₂为表示中间电压与电机参考电压的相位误差，ω_e表示同步转速。

6.根据权利要求5所述的一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法，其特征在于，k_fp通过以下表达式确定：

时

其中，k_e为等效电压系数，为同步转速临界值。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法，其特征在于，虚拟电压在静止坐标系α轴和β轴下的分量和与电机参考电压在静止坐标下α轴和β轴的分量和满足以下关系：

其中，p为调整常数，p大于0，R_r为异步电机转子电阻，L_m为异步电机互感，L_r为异步电机转子侧电感。

8.根据权利要求7所述的一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法，其特征在于，步骤S3具体包括：

S3.1.基于磁链和转速观测器输入电压，估计感应电机转子转速

S3.2.通过间接转子磁链定向得到电机同步转速和磁链定向角度：

计算滑差转速ω_s：

计算同步转速ω_e：

计算磁链定向角度

S3.3.对电机参考转速和电机估计转速进行比例积分控制，得到参考转矩电流

S3.4.根据电机磁链定向角度得到实际磁链电流i_sd和实际转矩电流i_sq，并根据所得参考磁链电流参考转矩电流实际磁链电流i_sd和实际转矩电流i_sq，对电机进行矢量控制调节。

9.根据权利要求8所述的一种无速度传感器驱动的异步电机控制方法，其特征在于，步骤S3.4具体包括：

电机磁链定向角度对所得静止坐标系下的两相电流进行坐标变换，得到实际磁链电流i_sd和实际转矩电流i_sq；

对参考磁链电流和实际磁链电流i_sd进行PI调节，得到同步坐标系下的d轴电压对参考转矩电流和实际转矩电流i_sq进行PI调节，得到同步坐标系下的q轴电压

根据电机磁链定向角度对d、q轴电压进行坐标变换，得到当前静止坐标下的两相参考电压

基于所得静止坐标下的两相参考电压通过电压空间矢量脉宽调制对逆变器进行调节，得到电机输入电压，采用所得电机输入电压驱动电机，对电机进行控制。