[发明专利]异步电机变频调速中含有基变量的参数的观测方法

说明书

本发明涉及一种电机参数观测技术，特别是一种异步电机变频调速中含有基变量的参数的观测方法。

为了使异步电机产生高的转矩，必须同时使电机磁路和电机电流都得到充分和有效的利用。电机欠励时使电机磁路得不到充分的利用，电机过励时过励磁饱和电流又使电机电流得不到有效的利用，这两者均导致转矩下降。因而在异步电机各种调速方式中，对异步电机的定子磁链观测十分重要，以便采取相应措施消除电机欠励或过励现象。其重要性已在专利申请号为00225853.6的《异步电机变频调速用的定子磁链的校正器》文件中得到充分体现并作为必需环节。除定子磁链外，在异步电机变频调速中还有转子磁链、电磁转矩及负载角(相定子电流与相转子磁链之间的夹角δ)的正切值等重要参数需要观测，但这些参数都含有基变量，基变量自身是含有基变量的一个最简单参数。

本发明的目的是提供一种异步电机变频调速中含有基变量的参数的观测方法。

在包括含有座标变换单元或定子磁链计算单元在内的以及含有脉宽调制单元或电压空间矢量调制单元在内的变频调速器的前提下，本发明的技术方案按层次分述如下：

基变量(Z)观测式为Z＝WG/(IK×L1×W1)， WG为电机的相无功功率，IK为电机的相定子电流(I1)的平方值，L1为电机的定子绕组的相电感，W1为定子角频率。

定子磁链(Ψ1Z)观测式为

转子磁链(Ψ2Z)观测式为

负载角正切值(TδZ)观测式为

电磁转矩(MEZ)观测式为P为磁极对数。

B0为漏磁系数，B0＝1-M×M/(L1×L2)，L1及L2分别为电机定子绕组相电感及电机转子绕组相电感，M为定子绕组和转子绕组之间相间的互感(见派克模型)。

下面结合附图对本发明进一步作详细说明。

图1为电压及电流静座标系中的信号图。

图2为定子电压定向同步座标系中的信号图。

图3为定子磁链定向同步座标系中的信号图。

图4为磁链及电流静座标系中的信号图。

图5为观测程序图。

在下面的说明中，各矢量或向量均反时针方向旋转。

图1为一般用途，调制单元00将输入定子电压V1及定子角频率W1调制成三相输出电压(V1A，V1B，V1C)，座标变换单元01将三相输出电压变换成静座标系V1α及V1β，座标变换单元02将三相输出电流(I1A，I1B，I1C)变换成静座标系I1α及I1β。于是可得：

IK＝I1α×I1α+I1β×I1β，

WG的等效式为WG＝V1β×I1α-V1α×I1β，

V1α及V1β分别为相定子电压在α轴及β轴上的分量，

I1α及I1β分别为相定子电流在α轴及β轴上的分量。

图2为定子电压定向式矢量控制，如专利申请号为00113520.1的《异步电机高转矩矢量控制的变频变压调速方法》文件中所载，调制单元03将输入定子电压V1调制成三相输出电压，座标变换单元04将三相输出电流变换成同步座标系I1D及I1Q，定子角频率W1经过07积分后得电角度Υ以供调制单元03和座标变换单元04的需要。于是可得：

IK＝I1D×I1D+I1Q×I1Q，

WG的等效式为WG＝V1×I1D，V1为相定子电压且与Q轴同轴，

I1D及I1Q分别为相定子电流在D轴及Q轴上的分量。

图3为国外已应用的定子磁链定向式矢量控制，公知的关系式是

V1Q＝W1×Ψ1+I1Q×R1，

V1D＝I1D×R1。

调制单元05将输入同步座标系定子电压V1D及V1Q分量调制成三相输出电压，座标变换单元06将三相输出电流变换成同步座标系I1D及I1Q分量，定子角频率W1经过08积分后得电角度Υ以供调制单元05和座标变换单元06的需要。于是可得：

IK＝I1D×I1D+I1Q×I1Q，

WG/W1的等效式为WG/W1＝Ψ1×I1D，

I1D及I1Q分别为相定子电流在D轴及Q轴上的分量，V1D及V1Q分别为相定子电压在D轴及Q轴上的分量，R1为定子侧电阻，Ψ1为设置的相定子磁链并与D轴同轴。

图4为含有电压空间矢量调制单元在内的直接转矩控制所用的定子磁链计算单元，公知的关系式是

Ψ1α＝∫(V1α-I1α×R1)dt，

Ψ1β＝∫(V1β-I1β×R1)dt，

图4中20及21为减法单元，23及24为积分单元。于是可得：

IK＝I1α×I1α+I1β×I1β，