[发明专利]三相异步电动机的高精度转矩调控方法

摘要

本发明公开了一种三相异步电动机的高精度转矩调控方法，属三相异步电动机控制领域。该控制方法使用的系统由控制器、第一功率驱动单元、三相异步电动机、转矩传感器、定子电压控制单元、第二功率驱动单元、测温装置以及记录仪器，其中控制器由比较器、比例器、积分器和加法器组成；本发明的控制方法是：先识别三相异步电动机的等效转矩惯量参数Ai，然后调整控制器的比例控制参数Kp和积分控制参数Ki。本发明在调试时，由于PI控制器的参数是根据三相异步电动机参数进行调整的，所以PI控制器参数可以有的放矢进行调整，遏制了PI控制器参数调整的盲目性，节省了时间和精力，并能取得良好的转矩控制效果。

主权项

1.一种三相异步电动机的高精度转矩调控方法，该转矩调控方法采用的系统包括：控制器(110)、第一功率驱动单元(120)、三相异步电动机(130)、转矩传感器(140)、定子电压控制单元(600)、第二功率驱动单元(700)、测温装置(900)以及记录仪器(500)，其中所述控制器(110)由比较器(111)、比例器(112)、积分器(113)和加法器(114)组成，所述比较器(111)的第一输入端接收转矩指令信号，所述比较器(111)的输出端分别与所述比例器(112)和所述积分器(113)的输入端连接，所述比例器(112)和积分器(113)的输出端分别与所述加法器(114)的输入端连接，所述加法器(114)的输出端与所述第一功率驱动单元(120)的输入端连接，控制器(110)用于生成定子电压的第一控制信号，第一功率驱动单元(120)输入端与所述控制器(110)的输出端连接，所述第一功率驱动单元接收所述定子电压的第一控制信号，并输出相应大小的第一驱动电压；定子电压控制单元(600)用于生成定子电压的第二控制信号，第二功率驱动单元(700)输入端与所述定子电压控制单元的输出端连接，所述第二功率驱动单元接收所述定子电压的第二控制信号，并输出相应大小的第二驱动电压；三相异步电动机的电源输入端通过第一切换开关与所述第一功率驱动单元的输出端连接、通过第二切换开关与所述第二功率驱动单元的输出端连接，所述三相异步电动机的定子接收所述第一驱动电压或第二驱动电压；转矩传感器(140)用于测量三相异步电动机(130)转矩输出信号，并分别输送至所述记录仪器中以及所述比较器(111)的第二输入端；测温装置用于测量所述三相异步电动机定子绕组的温度；记录仪器的输入端分别与所述控制器、转矩传感器以及测温装置的输出端连接，所述记录仪器用于记录所测量数据随时间的变化过程；其特征在于，该转矩调控方法包括以下步骤：步骤一、识别三相异步电动机在不同定子绕组温度下的等效转矩惯量参数，包括以下步骤：步骤A.测温装置实时采集所述定子绕组的温度数据，并将该温度数据传送至记录仪器中，将所述温度数据从小到大划分为若干个温度区间；步骤B.断开第一切换开关，闭合第二切换开关，采用定子电压控制单元输出三相定子电压幅值各为一正常数L的第二控制信号；步骤C.所述第二功率驱动单元接收所述第二控制信号后输出三相电压幅值各为所述正常数L的第二驱动电压，所述三相异步电动机的定子绕组接收所述第二驱动电压，将所述定子绕组升温；步骤D.当所述定子绕组的温度超过第j个所述温度区间的中间值时，断开所述第二切换开关，闭合所述第一切换开关，采用控制器输出定子α轴电压幅值为一正常数N、定子β轴电压幅值为一正常数M的第一控制信号，其中，j为1、2、3…；步骤E.所述第一功率驱动单元接收所述第一控制信号后输出输出定子α轴电压幅值为一正常数N、定子β轴电压幅值为一正常数M的第一驱动电压，所述三相异步电动机的定子绕组接收所述第一驱动电压，产生转矩输出信号；步骤F.采用转矩传感器(140)实时测量三相异步电动机转子的转矩输出信号；步骤G.记录仪器分别记录所述第一控制信号和所述转矩输出信号随时间变化的过程，并在坐标系分别建立所述转矩输出信号、第一控制信号与时间关系的曲线图，其中，时间为横坐标，转矩输出信号和第一控制信号为纵坐标；步骤H.在坐标系中读取转矩输出信号曲线的稳态幅值C，过该稳态幅值C作一条平行于时间轴的直线，将三相异步电动机(130)额定电压Ue除以该稳态幅值C，得到三相异步电动机的电磁转矩参数K；步骤I.测量在转矩输出信号稳态幅值C的0.632倍处对应的时间轴上坐标值T；步骤J.将所述电磁转矩参数K和所述坐标值T相乘，得到三相异步电动机在定子绕组温度处于第j个温度区间的等效转矩惯量参数Ai，i＝1、2…j；步骤K.回到步骤B，在第j+1个所述温度区间进行等效转矩惯量参数Ai的测量，直至将各个所述温度区间对应的等效转矩惯量参数Ai全部测量完毕；步骤二、根据所述等效转矩惯量参数Ai调整控制器的比例控制参数Kp和积分控制参数Ki，以调整第一功率驱动单元(120)的输出励磁电压，最终调整三相异步电动机的输出转矩。