[发明专利]一种基于铁损模型的异步电机矢量控制方法

摘要

本发明公开了一种基于铁损模型的异步电机矢量控制方法，本方法根据采集并运算得到的两相静止坐标系α‑β下电机定子电压向量us、定子电流向量is和转子电角速度ωr，通过设计滑模观测器观测励磁电感电流im，滑模观测器的设计较好地回避了铁损等效电阻难以获取的问题，并利用低通滤波器及其补偿结构代替纯积分环节，实现了励磁电感电流im的准确观测，直接依据励磁电感电流进行转差型间接磁场定向矢量控制系统设计。本发明克服了铁损信息难以获取的问题，能够实现磁链和转矩间的解耦控制，改善系统的稳态以及动态性能。

主权项

一种基于铁损模型的异步电机矢量控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，采集异步电机在静止坐标系α‑β下的us定子电压向量、定子电流向量is和转子电角速度ωr；步骤2，建立在静止坐标系α‑β下，考虑铁损的异步电机状态空间表达式为：i·s=1Lσs(us-Rsis-Lmi·m)---(1)]]>在公式(1)中，is为定子电流向量，为is的微分，us为定子电压向量，im为励磁电感电流向量，为im的微分，Rs为定子电阻，Lm为励磁电感，Lσs为定子漏感；步骤3，根据公式(1)建立励磁电感电流滑模观测器，对励磁电感电流向量im进行观测：i^m=-∫VeqLmdt---(2)]]>在公式(2)中，为励磁电感电流向量im的观测值，Veq为滑模控制输入向量，Lm为励磁电感；步骤4，为了解决纯积分漂移问题，采用截止频率可变的低通滤波器代替纯积分器，改进后im的观测表达式变为：i^m=-1Lm1s+f(ωe)Veq+im2f(ωe)=kc|ωe|---(3)]]>公式(3)中，为励磁电感电流向量im的观测值，Veq为滑模控制输入向量，im2为低通滤波器在低频段产生观测误差的补偿量，Lm为励磁电感，f(ωe)为同步频率对截止频率的调整函数，kc为大于0小于1的常数；步骤5，将步骤1中获得的定子电流is变换至同步旋转坐标系d‑q下获得定子电流分量isd、isq，两个分量分别与定子电流给定值isd*、isq*作比较，得出的偏差作为定子电流PI控制器的输入，输出定子电压参考信号ud、uq，将电压参考信号变换至静止坐标系得到uα、uβ，采用空间电压矢量脉宽调制策略(SVPWM)，根据给定的电压输入信号uα和uβ产生用于控制三相逆变器功率器件的开关信号，进而驱动异步电机，建立异步电机的定子电流内环；步骤6，将步骤4中获得的励磁电感电流变换至同步旋转坐标系d‑q下获得励磁电感电流分量imd、imq，两个分量分别与励磁电感电流给定值imd*、imq*作比较得出的偏差作为励磁电感电流PI控制器输入，其输出作为定子电流内环的给定值isd*、isq*，从而建立励磁电感电流‑定子电流双闭环控制。