[发明专利]一种用于电机的磁链观测方法及设备

说明书

本发明涉及交流电机领域，公开了一种用于电机的磁链观测方法及设备。其中，所述方法包括：获取所述电机的输入电压和输出电流；将所述输入电压和输出电流输入预设的磁链模型，获得所述预设的磁链模型输出的所述电机的磁链；将所述输入电压和所述磁链输入预设的磁链逆模型，获得所述预设的磁链逆模型输出的所述输出电流的观测值；将所述输出电流的观测值与所述输出电流进行比较；根据比较结果修正所述输出电流，以使得所述输入电压和修正后的输出电流输入到所述预设的磁链模型，从而获得所述电机的准确磁链(幅值、相位)。本发明通过将输出电流的观测值与输出电流进行比较，并根据比较结果修正输入到磁链模型的输出电流，从而实现了电机磁链的准确观测。

技术领域

本发明涉及交流电机领域，具体地，涉及一种用于电机的磁链观测方法及设备。

背景技术

异步电机具有效率高、结构简单、性能稳定等优点而被广泛使用，其用电量占工业生产三分之二以上。随着电力电子技术、微机控制技术以及现代控制理论的发展，异步电机的调速性能得到了大幅的提高，尤其是直接转矩控制技术(DTC)的出现，使异步电机调速性能提升到了一个新阶段。直接转矩控制技术控制思想新颖，控制方法直接，对电机参数依赖少，解决了计算复杂、易受电机参数变化影响的问题，具有优良的动态性能和静态性能等多方面的优势。

直接转矩控制(DTC)思想于1977年由A.B.Piunkett在IEEE上首先提出，1985年由德国鲁尔大学的德彭布罗克(M.Depenbrock)教授首次取得了实际应用的成功，接着1987年把它推广到弱磁调速范围，1995年ABB公司第一次将DTC技术应用到通用变频器上。传统的DTC技术应用于交流电机调速系统时存在低速性能差、稳态转矩脉动大和开关频率不固定等问题。这些问题严重影响了直接转矩控制技术应用领域的拓宽。为改善低速性能，低速时磁链的准确观测是关键，而磁链准确观测这一关键性问题一直没有解决好。

常用的磁链观测模型有三种：(1)u-i模型：简单，受电机参数影响小，但在低速(低频)时，受定子电阻影响显著，同时存在纯积分环节带来的直流偏置和初始值问题。(2)i-n模型：引入的电机参数多，存在电机转子参数变化和测量不准的问题。(3)u-n模型：引入电流PI调节器，结合了u-i模型与i-n模型的优点，使得异步电机的磁链的观测精度大大提高，但结构复杂、可靠性不高，且两种模型的切换问题尚未很好的解决，难以在工业中得到应用。

异步电机磁链与多个电机参数密切相关，在实际应用中，这些参数随电机工况(电流、频率、速度、温度等)的变化而变化，而这些参数又不方便直接在线测量。异步电机本身是一个具有非线性、时变性、强耦合等特点的多变量系统，这就增加了间接检测出电机参数变化对磁链影响大小的难度。由于上述原因，至今还没有找到对电机磁链实行准确观测的方法。

近年来，一些新型的磁链观测方法相继提出，如滤波法、滤波补偿法、状态观测器法、自适应观测法等，但定子电阻在电机低速区的影响严重，DTC技术在低速区问题仍未有效解决。一些学者还提出了基于模糊逻辑、MRAS、神经网络等的定子电阻辨识方法。但这些方法适用的条件依然苛刻，控制的鲁棒性差，研究理论难于在实际工程中得以应用和推广。智能化的磁链观测方法是提高磁链观测精度的有效途径，值得进一步深入研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于电机的磁链观测方法及设备。其中，所述方法通过将输出电流的观测值与输出电流进行比较，并根据比较结果修正输入到磁链模型的输出电流，从而实现了电机磁链的准确观测。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于电机的磁链观测方法。所述方法包括：获取所述电机的输入电压和输出电流；将所述输入电压和输出电流输入预设的磁链模型，获得所述预设的磁链模型输出的所述电机的磁链；将所述输入电压和所述磁链输入预设的磁链逆模型，获得所述预设的磁链逆模型输出的所述输出电流的观测值；将所述输出电流的观测值与所述输出电流进行比较；以及根据比较结果修正所述输出电流，以使得所述输入电压和修正后的输出电流输入到所述预设的磁链模型，从而获得所述电机的磁链的准确观测值。