[发明专利]异步电机无速度传感器矢量控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种异步电机无速度传感器矢量控制方法及系统，属于电机控制技术领域，所述方法为：根据同步旋转坐标系下，定子d轴和q轴的电机实际输出电流分量得到转子磁链电流模型；根据电流模型得到转差估算角速度根据同步旋转坐标系下，定子d轴和q轴的目标电压分量和电机实际输出电流分量，得到转子磁链电压模型；在转子磁场估算角度与转子磁场实际角度θsubgt;e/subgt;一致时，通过PI控制器使磁链估算分量Ψ′subgt;rq/subgt;收敛于磁链估算分量得到转子估算转速根据转子估算转速和转差估算角速度得到旋转磁场估算转速对旋转磁场估算转速积分得到转子磁场估算角度本申请的控制方法以及基于该方法的控制系统，提高了电机转速估算的精度。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其是涉及异步电机无速度传感器矢量控制方法及系统。

背景技术

在运动控制系统中，无速度传感器控制技术是通过检测定子电压、电流等容易检测到的物理量对电机转速进行估计，从而降低调速系统成本，提高电机工作的可靠性。其中，模型参考自适应系统(model reference adaptive system，MRAS)具有自适应反应快、鲁棒性强、可行性高等特点，因此被广泛应用在电机的转速估计方案中。

但是，传统的基于MRAS的异步电机无速度传感器控制方案中，大部分是采用在转子磁链定向的两相静止坐标系下，以转子磁链电压模型作为参考模型，以转子磁链电流模型作为可调模型，实现对异步电机转速的估算。但是，由于静止坐标系下的转子磁链电流模型和转子磁链电压模型的状态变量为交流量，离散化后转子转速波动较大，收敛精度较低，导致对异步电机转速的估算精度较低。

为了解决静止坐标系下异步电机转速估算精度较低的问题，一些研究人员提出了一种半同步半静止坐标系的控制方案，即以同步旋转坐标系下的转子电流模型和静止坐标系下的定子电压模型作为可调模型，以感应电机本身为参考模型，通过定子磁链定向方法估算出异步电机转速，然而这种方案的控制策略仍停留于静止坐标系下的算法，定子电压模型的状态变量仍为交流量，依然存在转子转速波动较大的问题。

因此，现有的异步电机无速度传感器控制方法，均存在对异步电机转速估算精度较低的问题，无法满足对估算精度要求较高的场合。

发明内容

为了提高异步电机转速估算的精度，本申请提供一种异步电机无速度传感器矢量控制方法及系统。

第一方面，本申请提供一种异步电机无速度传感器矢量控制方法，采用如下的技术方案：异步电机无速度传感器矢量控制方法，包括：

根据同步旋转坐标系下，定子d轴的电机实际输出电流分量i_sd、定子q轴的电机实际输出电流分量i_sq，得到转子磁链电流模型、所述电流模型下转子q轴的磁链估算分量根据所述电流模型得到转差估算角速度根据同步旋转坐标系下，定子d轴的目标电压分量u_sd、定子q轴的目标电压分量u_sq、定子d轴的电机实际输出电流分量i_sd、定子q轴的电机实际输出电流分量i_sq，得到转子磁链电压模型、所述电压模型下转子q轴的磁链估算分量Ψ′_rq；

根据同步旋转坐标系下转子d轴和q轴的磁链分量与转子位置的关系方程，使转子磁场估算角度与转子磁场实际角度θ_e一致时，通过PI控制器使电压模型下转子q轴的磁链估算分量Ψ′_rq收敛于电流模型下转子q轴的磁链估算分量得到转子估算转速根据所述转子估算转速和所述转差估算角速度得到旋转磁场估算转速对所述旋转磁场估算转速积分得到转子磁场估算角度

通过采用上述技术方案，在同步坐标系下以转子磁链电流模型作为参考模型，以转子磁链电压模型作为可调模型，运用同步坐标系下的转子磁链定向的原理及公式推导出转差角速度、转子转速、转子磁场角度的估算值，提高了电机转速的估算精度。

在一个具体的可实施方案中，所述电流模型为：