定子磁链、电磁转矩观测方法及分别应用两种方法的装置制造方法
【专利摘要】本发明公开的定子磁链、电磁转矩观测方法及分别应用两种方法的装置，通过全阶滑模观测器采集永磁同步电机的定子线电压uab、ubc及电流坐标变换单元输出的电流分量iα、iβ，通过闭环观测估计得到有效反电动势克服了现有技术中的电压模型磁链观测器的积分影响；再通过电磁转矩计算单元采集有效反电动势及所述电流坐标变换单元输出的电流分量iα、iβ，由有效反电动势计算得到转速再由有效反电动势电流分量iα、iβ及转速计算得到定子磁链所述方法不仅克服了现有技术中的电压模型磁链观测器的积分影响，而且无需用到速度传感器，解决了无速度传感器定子磁链和电磁转矩观测的问题。
【专利说明】定子磁链、电磁转矩观测方法及分别应用两种方法的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电机控制【技术领域】，尤其涉及一种定子磁链、电磁转矩观测方法及分别应用两种方法的装置。
【背景技术】
[0002]在风力发电技术中，凸极永磁同步电机因为高功率密度、高可靠性等优点而广泛应用于风力发电系统。为提高系统可靠性，风力发电系统常常要求实现无速度传感器控制，现有技术中常用的电磁转矩闭环控制方法，具有较高的电磁转矩控制精度，但是其电磁转矩反馈值通常不能直接获得，为此，需要研究无速度传感器的电磁转矩观测方法，电磁转矩可以根据定子磁链和定子电流 得到，因此观测定子磁链是关键。
[0003]常用的定子磁链观测主要为电压模型法，但是会受到积分初始值和积分漂移的影响，且现存的各种技术和方法均未能很好的解决上述问题，因此需要研究一种能够克服传统电压模型磁链观测器的积分问题，实现无速度传感器定子磁链观测的方法。-
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供了一种定子磁链、电磁转矩观测方法及分别应用两种方法的装置，以解决现有技术中无法克服传统电压模型磁链观测器的积分影响，以实现对永磁同步电机的无速度传感器控制的问题。
[0005]为了实现上述目的，现提出的方案如下:
[0006]一种定子磁链观测方法，应用于数字信号处理器，所述数字信号处理器分别与逆变器及永磁同步电机相连，所述数字信号处理器包括与所述永磁同步电机相连的电流坐标变换单元、分别与所述永磁同步电机及电流坐标变换单元相连的全阶滑模观测器，及分别与所述电流坐标变换单元及全阶滑模观测器相连的电磁转矩计算单元，所述定子磁链观测方法包括:
[0007]所述全阶滑模观测器采集所述永磁同步电机的定子线电压uab、Ubc及所述电流坐标变换单元输出的电流分量ia、ie，通过闭环观测估计得到有效反电动势4、
[0008]所述电磁转矩计算单元采集有效反电动势^、%，及所述电流坐标变换单元输出的电流分量i a、i e，由有效反电动势4*、eP.计算得到转速5由有效反电动势，eP、电流分量ia、ie及转速计算得到定子磁链、Ψφβ
[0009]优选的，所述全阶滑模观测器包括:与所述永磁同步电机相连的电压转换单元、与所述电压转换单元相连的电压坐标变换单元、与所述电压坐标变换单元及电流坐标变换单元相连的观测器单元；
[0010]所述全阶滑模观测器采集所述永磁同步电机的定子线电压uab、Ubc及所述电流坐标变换单元输出的电流分量ia、ie，通过闭环观测估计得到有效反电动势%的步骤具体包括:
[0011]所述电压转换单元采集所述永磁同步电机的定子线电压uab、ub。，由定子线电压Uab> Ubc计算得到定子三相相电压UA、Ub> Uc ;
[0012]所述电压坐标变换单元由定子三相相电压uA、uB、uc计算得到其在静止α _β坐标系上的电压分量Ua、U0 ;
[0013]所述观测器单元采集所述电流坐标变换单元输出的电流分量ia、ie，由电压分量Ua >u0及电流分量ia、ie通过闭环观测估计得到有效反电动势4*、efl o
[0014]优选的，所述电压转换单元由定子线电压uab、ub。计算得到定子三相相电压uA、uB、Uc的公式为:
[0015]
【权利要求】
1.一种定子磁链观测方法，其特征在于，应用于数字信号处理器，所述数字信号处理器分别与逆变器及永磁同步电机相连，所述数字信号处理器包括与所述永磁同步电机相连的电流坐标变换单元、分别与所述永磁同步电机及电流坐标变换单元相连的全阶滑模观测器，及分别与所述电流坐标变换单元及全阶滑模观测器相连的电磁转矩计算单元，所述定子磁链观测方法包括: 所述全阶滑模观测器采集所述永磁同步电机的定子线电压Uab、Ubc及所述电流坐标变换单元输出的电流分量i α、i e，通过闭环观测估计得到有效反电动势之、% ； 所述电磁转矩计算单元采集有效反电动势4r、efi，及所述电流坐标变换单元输出的电流分量ia、i0，由有效反电动势^计算得到转速，由有效反电动势之、4、电流分量i a、i e及转速计算得到定子磁链.Ψ戚、。
2.根据权利要求1所述的定子磁链观测方法，其特征在于，所述全阶滑模观测器包括:与所述永磁同步电机相连的电压转换单元、与所述电压转换单元相连的电压坐标变换单元、与所述电压坐标变换单元及电流坐标变换单元相连的观测器单元； 所述全阶滑模观测器采集所述永磁同步电机的定子线电压uab、Ubc及所述电流坐标变换单元输出的电流分量i α、i e，通过闭环观测估计得到有效反电动势1、 efi的步骤具体包括: 所述电压转换单元采集所述永磁同步电机的定子线电压uab、Ubc,由定子线电压uab、ub。计算得到定子三相相电压UA、Ub> Uc ; 所述电压坐标变换单元由定子三相相电压uA、uB、uc计算得到其在静止α-β坐标系上的电压分量Ua、U0 ; 所述观测器单元采集所述电流坐标变换单元输出的电流分量i a、i e，由电压分量Ua、U0及电流分量ia、ie通过闭环观测估计得到有效反电动势4?、% β
3.根据权利要求2所述的定子磁链观测方法，其特征在于，所述电压转换单元由定子线电压Uab、ub。计算得到定子三相相电压UpUpUc;的公式为:
4.根据权利要求1所述的定子磁链观测方法，其特征在于，所述电磁转矩计算单元由有效反电动势之、~计算得到转速?的公式为:
5.一种电磁转矩观测方法，其特征在于，包括权利要求1至4任一所述的定子磁链观测方法。
6.根据权利要求5所述的电磁转矩观测方法，其特征在于，在所述全阶滑模观测器采集所述永磁同步电机的定子线电压uab、ub。及所述电流坐标变换单元输出的电流分量i a、i e的步骤之前还包括: 所述电流坐标变换单元采集所述永磁同步电机的定子电流iA、iB、i。，由定子电流iA、iB、ic计算得到其在静止a - β坐标系上的电流分量i α、i e ； 所述电流坐标变换单元由定子电流iA、iB、ic计算得到其在静止α-β坐标系上的电流分量ia、ie的公式为:
7.根据权利要求5所述的电磁转矩观测方法，其特征在于，在所述电磁转矩计算单元由有效反电动势4、^、电流分量ia、ie及转速计算得到定子磁链氣吣的步骤之后还包括: 所述电磁转矩计算单元由定子磁链计算得到电磁转矩.所述电磁转矩计算单元由定子磁链计算得到电磁转矩的公式为:
8.一种全阶滑模观测器，其特征在于，分别与永磁同步电机及电流坐标变换单元相连，所述全阶滑模观测器用于采集所述永磁同步电机的定子线电压uab、Ubc及所述电流坐标变换单元输出的电流分量i α、i e，并通过闭环观测估计得到有效反电动势4、% e
9.根据权利要求8所述的全阶滑模观测器，其特征在于，所述全阶滑模观测器包括:与所述永磁同步电机相连的电压转换单元，用于采集所述永磁同步电机的定子线电压Uab> Ubc,由定子线电压Uab、ub。计算得到定子三相相电压UA、UB、UC ; 与所述电压转换单元相连的电压坐标变换单元，用于由定子三相相电压UA、UB、Uc计算得到其在静止α-β坐标系上的电压分量Ua、Ue ；与所述电压坐标变换单元及电流坐标变换单元相连的观测器单元，用于采集所述电流坐标变换单元输出的电流分量ia、ie，由电压分量ua、ue及电流分量ia、ie通过闭环观测估计得到有效反电动势
10.根据权利要求9所述的全阶滑模观测器，其特征在于，所述电压转换单元由定子线电压Uab、Ubc计算得到定子三相相电压UA、Ub> Uc的公式为:
11.一种数字信号处理器，其特征在于，分别与逆变器及永磁同步电机相连，所述数字信号处理器包括: 与所述永磁同步电机相连的电流坐标变换单元；用于采集所述永磁同步电机的定子电流iA、iB、1C?由定子电流iA、iB、Ic计算得到其在静止α -β坐标系上的电流分量ia、ie ;权利要求8至10任一所述的全阶滑模观测器；分别与所述电流坐标变换单元及全阶滑模观测器相连的电磁转矩计算单元；用于采集有效反电动势^ ,及所述电流坐标变换单元输出的电流分量ia、ie，由有效反电动势4 , 4计算得到转速.，由有效反电动势4?、电流分量ia、ie及转速邊,,计算得到定子磁链再由定子磁链&?、计算得到电磁转矩Iig #
12.根据权利要求11所述的数字信号处理器，其特征在于，所述电流坐标变换单元由定子电流4、^、^计算得到其在静止α-β坐标系上的电流分量ia、ie的公式为:
【文档编号】H02P21/14GK103944482SQ201410199459
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】屠运武, 张兴, 郭磊磊, 杨淑英, 邓立荣 申请人:阳光电源股份有限公司