專利名稱：感應電機矢量控制系統中轉子磁鏈的觀測方法
技術領域：
本發明涉及交流調速系統中感應電機矢量控制系統中磁鏈的觀測方法，具體的說，涉及一種基于龍貝格觀測器理論的異步電機矢量控制系統中轉子磁鏈的觀測方法。
背景技術：
高性能交流調速控制已經廣泛的應用于交通運輸等領域，其中，矢量控制被認為是感應電機高性能控制場合應用最廣泛的控制方法。矢量控制中，基于轉子磁場定向的矢量控制可以實現感應電機的解耦控制，其控制性能可與直流電機相媲美。在感應電機矢量控制系統中，磁鏈觀測是實現磁場準確定向的關鍵環節，直接影響控制系統的性能。
轉子磁鏈觀測最初采用直接檢測氣隙磁鏈的方法，即在感應電機定子內表面裝貼霍爾元件或埋設探測線圈。但這些方法都遇到工藝和技術上的問題，在一定程度上破壞了感應電機的機械魯棒性；同時，由于感應電機齒槽的影響，使檢測信號中含有較大的脈動分量，大大影響檢測精度。在實際的系統中，多采用間接計算的方法進行磁鏈計算，即利用容易測量的電壓、電流或轉速信號，借助轉子磁鏈觀測模型，實時計算電機轉子磁鏈。現行的間接磁鏈觀測方法多為開環觀測模型，包括電流模型、電壓模型和混合模型。根據描述磁鏈與電流關系的磁鏈方程來計算轉子磁鏈，所得出的模型叫做電流模型，在坐標系下轉子磁鏈的電流模型運算框圖(如圖I所示)，其表達式為
權利要求
1.一種感應電機矢量控制系統中轉子磁鏈的觀測方法，其特征在于通過高精度電流傳感器采集感應電機中的電流信號，并通過高精度電壓傳感器采集感應電機的電壓信號，采集的電流信號和電壓信號經過FPGA進行數字濾波處理，去除噪音干擾，獲得三相電流值，建立感應電機矢量形式的動態數學模型，經過變換獲得感應電機狀態方程的矩陣形式；同時，構建全階磁鏈狀態觀測器，采用高精度的4階Runge-Kutta法對全階磁鏈狀態觀測器進行離散化，將連續系統狀態方程轉化成適合數字計算的離散狀態方程，利用DSP對離散化后的數據進行實時處理，實現轉子磁鏈觀測，并進行修正觀測所得的轉子磁鏈狀態變量，在a-P坐標系下計算轉子磁鏈分量和，完成矢量控制的磁場定向，矢量控制的磁場定向可以由公式
2.根據權利要求I所述的感應電機矢量控制系統中轉子磁鏈的觀測方法，其特征在于感應電機矢量形式的動態數學模型為
3.根據權利要求I所述的感應電機矢量控制系統中轉子磁鏈的觀測方法，其特征在于全階磁鏈狀態觀測器的構建基于龍貝格觀測器理論，其數學表達模型為
全文摘要
本發明涉及一種感應電機矢量控制系統中轉子磁鏈的觀測方法，將采集的電流信號和電壓信號經過FPGA進行數字濾波處理，去除噪音干擾，獲得三相電流值，建立感應電機矢量形式的動態數學模型，構建全階磁鏈狀態觀測器，采用高精度的4階Runge-Kutta法對全階磁鏈狀態觀測器進行離散化，利用DSP對離散化后的數據進行實時處理，實現轉子磁鏈觀測，在α-β坐標系下計算轉子磁鏈分量ψrα和ψrβ，完成矢量控制的磁場定向，矢量控制的磁場定向可以由公式確定。本發明觀測方法在全轉速范圍內精確的觀測α-β坐標系下的轉子磁鏈，不需要任何切換機制；保證了矢量控制的有效性和穩定性，對感應電機參數發生變化和電流檢測噪聲干擾有較強的抑制能力，有效的提升了整個控制系統的魯棒性。
文檔編號H02P21/14GK102664583SQ20121015831
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月22日 優先權日2012年5月22日
發明者劉陸洲, 吳新安, 孫叢君, 孫國斌, 張亞偉, 牟述佳, 薛浩飛 申請人:青島四方車輛研究所有限公司