[发明专利]一种无轴承异步电机无速度传感器控制方法

摘要

本发明公开了一种无轴承异步电机无速度传感器控制方法。本方法在无轴承异步电机基波模型基础上，通过在无轴承异步电机定子两端注入电流来构造转子位置偏差角，进一步通过PI控制器对偏差角进行调节，得到电机气隙磁场旋转速度，进而估计电机转速。本发明能够准确跟踪转子转速，避免了传统机械式速度传感器的安装对无轴承异步电机高速运行带来的不利影响。采用一种无轴承异步电机无速度传感器控制方法具有不依赖电机的各种非理想特性、不易引入其他谐波信号、构造简单等优点，便于工程实现。

主权项

一种无轴承异步电机无速度传感器控制方法,其特征在于,包括悬浮控制过程，中间控制过程和转矩控制过程，其中悬浮控制过程包括如下步骤：步骤一：将电涡流传感器测得的无轴承异步电机转子的径向位移偏移量x、y与转子在x、y方向上的给定径向位移偏移量x*、y*作为比较器的输入，其输出值经PID控制器调节后产生无轴承异步电机转子在x、y方向上的给定径向悬浮力Fx*、Fy*；步骤二：将给定径向悬浮力Fx*、Fy*经力/电流转换器转换后得到无轴承异步电机径向悬浮力绕组的给定控制电流分量i*2sα、i*2sβ，对给定控制电流分量i*2sα、i*2sβ进行3s/2r坐标变换得到无轴承异步电机径向悬浮力绕组的三相给定电流值i*2A、i*2B和i*2C；步骤三：将三相给定电流值i*2A、i*2B和i*2C经过电流反馈型脉冲宽度调制CRPWM逆变后，得到无轴承异步电机悬浮绕组三相电流值i2A、i2B和i2C，用于控制电机转子的悬浮；其中中间控制过程，包括如下步骤：步骤1：求无轴承异步电机的电磁转矩，将无轴承异步电机转矩绕组的三相电流值i1A、i1B、i1C经过3s/2r坐标变换后得到d‑q坐标系下d轴上的电流分量i1d、q轴上的电流分量i1q，再将q轴上的电流分量i1q和无轴承异步电机的气隙磁链Ψ1代入式Te＝p1ψ1i1q，得无轴承异步电机的电磁转矩Te，其中p1为转矩绕组的极对数；步骤2：构造无轴承异步电机的转子位置偏差角，对无轴承异步电机的电磁转矩Te进行变换、低频滤波处理，得到所测得的实际位置偏差角ε；步骤3：求气隙磁场旋转速度，将无轴承异步电机转子的给定位置偏差角ε*与所测得的实际位置偏差角ε经过比较器得到偏差ε*‑ε，将偏差ε*‑ε作为PI控制器的输入信号，得到无轴承异步电机转子的气隙磁场旋转速度ω1；步骤4：得到无轴承异步电机的自检测转速，无轴承异步电机的转速ωr＝ω1‑ωs，其中，ωs为无轴承异步电机转差；其中转矩控制过程，包括如下步骤：步骤A：将无轴承异步电机转子的给定转速ωr*与无轴承异步电机转速ωr作为比较器的输入，其输出经PID调节后得到无轴承异步电机转子的给定电磁转矩Te*，步骤B：将无轴承异步电机给定气隙磁链Ψ1*和给定电磁转矩Te*作为气隙磁场定向解耦控制的输入，可得到无轴承异步电机转矩绕组的给定电流在α、β轴上的分量i*1sα、i*1sβ；步骤C：将i*1sα、i*1sβ进行3s/2r坐标变换，得到无轴承异步电机转矩绕组的三相给定电流i*1A、i*1B、i*1C；步骤D：将三相给定电流i*1A、i*1B、i*1C经电流反馈型脉冲宽度调制CRPWM逆变后得到无轴承异步电机转矩绕组三相电流值i1A、i1B、i1C，由转矩绕组的三相电流值控制电机的旋转。