[发明专利]一种异步电机零同步转速下的控制方法

说明书

本发明提供的异步电机零同步转速下的控制方法，通过对比所述异步电机的同步转速和所述边界同步转速，根据比较结果采用矢量控制和转矩电流修正控制的复合控制方案，从而避免了单一矢量控制带来的低速不可观测问题；通过调整转矩电流使得所述异步电机的同步转速收敛至同步转速限制值，并穿越零同步转速区域保证异步电机转速正反切换过程中转子转速的全速度范围可观测；通过合理的同步转速限制值，保证异步电机运行工况点主动穿越零同步转速区域后不会突变至反向电动工况；通过在异步电机运行工况点主动穿越零同步转速区域后再次修正转矩电流信号，使其恢复到转速切换前的初始值，避免了电机长时间以非初始转矩电流运行造成异步电机的损坏。

技术领域

本发明涉及异步电机控制技术领域，尤其涉及一种异步电机零同步转速下的控制方法。

背景技术

目前随着异步电机在各行各业内的不断运用，对于异步电机的矢量控制系统，为了保证异步电机运行的稳定性，获取准确的转子转速信息至关重要。早期的异步电机矢量控制方法需要在电机轴端安装速度传感器获取转子转速，但有传感器的矢量控制系统成本高昂、可靠性差，后期的维修成本高昂，因而无传感器控制技术应运而生。

异步电机无速度传感器矢量控制系统由于不使用速度传感器，具有低成本、高可靠性、低维修率等优点。由于现有系统使用的自适应全阶观测器无法在同步转速为零的时候正常工作，异步电机在零同步转速下的转子转速具有不可观测性，由此导致了异步电机无速度传感器驱动系统在零同步转速下难以带载稳定运行；具体表现为异步电机在起重等具有重力负载或发电运行等转子转速需要频繁的进行正反切换工业领域的运用中，而异步电机无法观测在零同步转速下的转子转速；

现有的无速度传感器驱动的异步电机控制方法采用固定系数的虚拟电压注入技术在低速发电模式和零电流频率以解决异步电机零频不可观问题，实现电机零频稳定，但在由于观测器输入电压与电机的实际电压不同，导致电机在中高转速时转子转速控制精度不足，并且该方法在低速带载时需要更大的磁链电流，损耗较大；或采用限制方法使得电机运行工况点避开零同步转速的工况，而没有从根本上解决在工况复杂领域的应用问题；或采用额外注入误差的方法实现“伪定子电流零频”等，虽然通过这种方式能够使得异步电机的无速度传感器矢量控制系统在零同步转速时保持稳定，但是由于额外注入了一个转子转速误差项，从而导致在低速和零速工况下对转子转速进行观测时，转子转速观测值与转子转速实际值之间会存在较大的误差，也就意味着这种方法会牺牲观测的精准性，不满足工程应用上的精度要求。

由此，如何保证异步电机无速度矢量控制系统在转速正反切换过程中的转速可观测性成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种异步电机零同步转速下的控制方法，由于目前异步电机无速度传感器矢量控制系统在转速切换指令发出后，令异步电机转子反转，转子转速会不断降低，此时同步转速随之逐渐接近零频，传统的带有反馈矩阵的无传感器矢量控制系统并不能解决零同步转速附近转速观测失败的问题，基于此，本发明在正常工况下采用矢量控制，在同步转速小于等于不稳定区域边界值的时候采用转矩电流修正控制，在同步转速达到限制值的时候采用发出主动穿越指令，使得异步电机主动穿越零同步转速区域，保证系统的全域稳定性与转子转速全速度范围的可观测性，从而解决上述现有技术的缺陷。

本发明提供一种异步电机零同步转速下的控制方法，包括步骤：

S1构建异步电机无速度传感器矢量控制系统；

S2基于异步电机无速度传感器矢量控制系统稳定的边界条件，获取所述矢量控制系统的不稳定边界所对应的边界同步转速；

S3对比所述异步电机的同步转速和所述边界同步转速，若所述同步转速大于所述边界同步转速，则使用矢量控制；

若所述同步转速小于或等于所述边界同步转速，则调整转矩电流，使得所述异步电机的同步转速收敛至同步转速限制值；