[发明专利]一种感应电机的无源性控制器及控制方法

说明书

一种感应电机的无源性控制器，包括信号变换模块，用于将采集自感应电机的三相静止电流信号变换为二相静止电流信号；转子电流降维观测单元，从信号变换模块获得二相静止电流信号后估算出转子电流；自适应转速估算单元，从信号变换模块获得二相静止电流信号后估算出转子转速；期望电流估算单元，从自适应转速估算单元获得转子转速后计算出期望电流；EL模型控制单元，从信号变换模块获得二相静止电流信号、从转子电流降维观测单元获得转子电流、从自适应转速估算单元获得转子转速以及从期望电流估算电源获得期望电流，然后生成SVPWM调制信号。本发明通过降维观测来降低计算量，并且无需安装转速传感器，节约成本，同时控制效果好。

技术领域

本发明涉及感应电机领域，具体的说是一种感应电机的无源性控制器及控制方法。

背景技术

基于感应电机EL模型的无源性控制是一种利用能量交换和耗散特性进行控制器设计的新方法，其控制精度主要取决于U_d，U_q估算的准确性。而U_d，U_q估算又依赖转子电流和实际转速，但是转子电流在实际应用中难以直接测得，需要对其进行估算。现有技术中对转子电流的估算多采用以定子电流和转子转速为状态变量进行估算，这种传统的估算方法虽然符合感应电机无源性控制结构简单、物理意义明确的优点，但是存在许多不足，一是转子转速不容易测量，现有技术大都是采用设置转速传感器的方式来进行测量，但是因为电机工况复杂，转速传感器的设置方式也需要准确计算，非常复杂，而且也增加了材料成本，同时，对定子电流的测量需要测量三相电流信号，三个电流信号会导致计算量的大大增加，而且不易实现。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种感应电机的无源性控制器及控制方法，通过降维观测来降低计算量，并且无需安装转速传感器，节约成本，同时转速响应效果和稳定性都良好，能够达到感应电机对高性能控制的要求。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种感应电机的无源性控制器，包括SVPWM调制信号输出模块和变频器，SVPWM调制信号输出模块通过变频器与感应电机相连接，所述控制器还包括：信号变换模块，用于将采集自感应电机的三相静止电流信号变换为二相静止电流信号；转子电流降维观测单元，从信号变换模块获得二相静止电流信号后估算出转子电流；自适应转速估算单元，从信号变换模块获得二相静止电流信号后估算出转子转速；期望电流估算单元，从自适应转速估算单元获得转子转速后计算出期望电流；EL模型控制单元，从信号变换模块获得二相静止电流信号、从转子电流降维观测单元获得转子电流、从自适应转速估算单元获得转子转速以及从期望电流估算电源获得期望电流，然后生成SVPWM调制信号并通过SVPWM调制信号输出模块传输给变频器。

优选地，所述信号变换模块为3s/2s变换模块。

优选地，所述转子电流降维观测单元包括2s/2r变换模块和转子电流估算模块，其中转子电流估算模块从所述信号变换模块获得二相静止电流信号后估算出转子电流，转子电流通过2s/2r变换模块传输给所述EL模型控制单元。

优选地，所述自适应转速估算单元包括转子磁链计算模块、定子电流估算模块和PI控制器，其中转子磁链计算模块从所述信号变换模块获得二相静止电流信号后计算出转子磁链，定子电流估算模块从转子磁链估算模块获得转子磁链后估算出定子电流，PI控制器从定子电流估算模块获得定子电流以及从信号变换模块获取二相静止电流信号后计算出转子转速，并将转子转速传输给所述期望电流估算单元。

优选地，所述期望电流估算单元包括转速控制器和期望电流计算模块，其中转速控制器从所述自适应转速估算单元获得转子转速后与期望转速相结合计算期望转矩，期望电流计算模块从转速控制器获得期望转矩与期望磁链相结合计算出期望电流。