一种交流异步电机滑差补偿方法与流程

本发明涉及一种交流异步电机滑差补偿方法，属于交流异步电机控制技术领域。

背景技术：

交流异步电机矢量控制时磁场定向的准确性会影响控制性能。但准确的定向角即为转子磁链矢量角度，转子磁链矢量角度很难直接测量，所以一般采用间接计算的方式进行估算即间接定向矢量控制。在工业车辆领域，编码器的线束很低，往往只有64线或80线。编码器的线束低导致测速存在误差，采用间接定向控制时同步旋转角存在偏差导致磁场定向不准，磁场定向不准会对交流异步电机的磁链和转矩有很大的影响，针对这一缺陷，需要进行滑差补偿来校正定向角度。

为了解决上述技术问题，特提出一种新的技术方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种交流异步电机滑差补偿方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种交流异步电机滑差补偿方法，所述方法包含下述步骤：

步骤一，根据矢量控制的滑差公式，加上转子的编码器测量速度得到同步频率，对其积分得到磁链角度；

其滑差公式为：

其同步频率公式为：ωe＝ωs+ωr

步骤二，当磁场定向不准时，dq轴与真实的dq轴之间会有偏差，偏差角度为θerr，dq轴与真实的dq轴之间的磁链关系如观测的q轴磁链ψrq是真实磁链的投影：

其中，q轴的磁链大小与可以在一定程度上代表磁场定向偏差角度的大小和符号；

磁场角度落后于实际角度，q轴观测角度为正值，此时需要增大滑差频率，使磁场角度与真实角度一致；

磁场角度落超前于实际角度，q轴观测角度为负值，此时需要减小滑差频率，使磁场角度与真实角度一致；

步骤三，q轴的磁链ψrq的估算采用混合模型估算法：

根据交流异步机电压模型，磁链在α-β坐标系上的方程为：

其中ψrα，ψrβ为转子在α-β的磁链。ψrα，ψrβ为定子在α-β的磁链；

根据交流异步机电流模型，磁链在α-β坐标系上的方程为：

ψrα，ψrβ的估算估算方法为对电压模型进行低通滤波取代纯积分，对电流模型高通滤波后对电压模型的计算结果进行补偿；

步骤四，估算得出ψrα，ψrβ后根据坐标变化以ψrq＝cos(θ)ψrβ-sin(θ)ψrα公式计算出q轴的磁链ψrq。

优选地，所述步骤一的滑差公式中，ωs为滑差频率；tr为转子时间常数；

优选地，所述步骤一的同步频率公式中，ωe为同步频率；ωr转子速度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：磁链定向角度准确时，q轴的磁链ψrq应为0，本案实现方法通过pi控制器和限幅控制器实现对滑差频率ωs进行补偿，以实现在同步频率积分后对磁链定向角度补偿修正。

附图说明

图1为发明定向不准时的磁链图。

图2为本发明滑差补偿控制框图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：一种交流异步电机滑差补偿方法，间接定向矢量控制的磁场计算方法为：根据矢量控制的滑差公式，加上转子的编码器测量速度得到同步频率，对其积分得到磁链角度。

根据交流异步机的矢量模型，其滑差公式为：

其中，ωs为滑差频率；tr为转子时间常数；

转子的速度计算通过编码器测量得到，其常用计算方法有m法、t法、mt法。但在编码器的分辨率比较低的情况下，无论是哪一种测速方法，都会有一定的误差。

间接定向矢量控制时，其同步频率为：

ωe＝ωs+ωr

其中，ωe为同步频率；ωr转子速度。

当磁场定向不准时，dq轴与真实的dq轴之间会有偏差，偏差角度为θerr，dq轴与真实的dq轴之间的磁链关系如图1所示，观测的q轴磁链ψrq是真实磁链的投影：

其中，q轴的磁链大小与可以在一定程度上代表磁场定向偏差角度的大小和符号；

磁场角度落后于实际角度，q轴观测角度为正值，此时需要增大滑差频率，使磁场角度与真实角度一致；

磁场角度落超前于实际角度，q轴观测角度为负值，此时需要减小滑差频率，使磁场角度与真实角度一致；

q轴的磁链ψrq的估算采用混合模型估算法：

根据交流异步机电压模型，磁链在α-β坐标系上的方程为：

其中ψrα，ψrβ为转子在α-β的磁链。ψrα，ψrβ为定子在α-β的磁链；

根据交流异步机电流模型，磁链在α-β坐标系上的方程为：

ψrα，ψrβ的估算估算方法为对电压模型进行低通滤波取代纯积分，对电流模型高通滤波后对电压模型的计算结果进行补偿；

估算得出ψrα，ψrβ后根据坐标变化以ψrq＝cos(θ)ψrβ-sin(θ)ψrα公式计算出q轴的磁链ψrq。

如上图2所示，由电机的两相静止坐标电流iα，iβ和两相静止坐标电压uα，uβ估算出q轴的磁链ψrq。

q轴的磁链ψrq滤波，滤波可以是一阶低通滤波，二阶低通滤波，或者其他滤波器，本方法选用一阶低通滤波器。

磁链定向角度准确时，q轴的磁链ψrq应为0，本案实现方法通过pi控制器和限幅控制器实现对滑差频率ωs进行补偿，以实现在同步频率积分后对磁链定向角度补偿修正。

上图中，滑差计算时根据电机旋转坐标电流id，iq，采用(1)式计算得出。ωr为电机的实时转速，为编码器采集计算所得。

以上pi控制器可以是p(比例)控制，也可以是pi(比例-积分控制)。本案采用p控制。pi控制器的给定为固定的0，反馈为估算出的q轴的磁链ψrq。

pi控制器输出进行幅值限制，以上限制控制器的最大值为异步电机的额定滑差频率，最小值为负的额定滑差频率。

如图2所示，输出θ既为校准后磁链定向角度，为异步电机矢量控制解耦使用。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。