专利名称：感应电机矢量控制系统中转子磁链的观测方法
技术领域：
本发明涉及交流调速系统中感应电机矢量控制系统中磁链的观测方法，具体的说，涉及一种基于龙贝格观测器理论的异步电机矢量控制系统中转子磁链的观测方法。
背景技术：
高性能交流调速控制已经广泛的应用于交通运输等领域，其中，矢量控制被认为是感应电机高性能控制场合应用最广泛的控制方法。矢量控制中，基于转子磁场定向的矢量控制可以实现感应电机的解耦控制，其控制性能可与直流电机相媲美。在感应电机矢量控制系统中，磁链观测是实现磁场准确定向的关键环节，直接影响控制系统的性能。
转子磁链观测最初采用直接检测气隙磁链的方法，即在感应电机定子内表面装贴霍尔元件或埋设探测线圈。但这些方法都遇到工艺和技术上的问题，在一定程度上破坏了感应电机的机械鲁棒性；同时，由于感应电机齿槽的影响，使检测信号中含有较大的脉动分量，大大影响检测精度。在实际的系统中，多采用间接计算的方法进行磁链计算，即利用容易测量的电压、电流或转速信号，借助转子磁链观测模型，实时计算电机转子磁链。现行的间接磁链观测方法多为开环观测模型，包括电流模型、电压模型和混合模型。根据描述磁链与电流关系的磁链方程来计算转子磁链，所得出的模型叫做电流模型，在坐标系下转子磁链的电流模型运算框图(如图I所示)，其表达式为
权利要求
1.一种感应电机矢量控制系统中转子磁链的观测方法，其特征在于通过高精度电流传感器采集感应电机中的电流信号，并通过高精度电压传感器采集感应电机的电压信号，采集的电流信号和电压信号经过FPGA进行数字滤波处理，去除噪音干扰，获得三相电流值，建立感应电机矢量形式的动态数学模型，经过变换获得感应电机状态方程的矩阵形式；同时，构建全阶磁链状态观测器，采用高精度的4阶Runge-Kutta法对全阶磁链状态观测器进行离散化，将连续系统状态方程转化成适合数字计算的离散状态方程，利用DSP对离散化后的数据进行实时处理，实现转子磁链观测，并进行修正观测所得的转子磁链状态变量，在a-P坐标系下计算转子磁链分量和，完成矢量控制的磁场定向，矢量控制的磁场定向可以由公式
2.根据权利要求I所述的感应电机矢量控制系统中转子磁链的观测方法，其特征在于感应电机矢量形式的动态数学模型为
3.根据权利要求I所述的感应电机矢量控制系统中转子磁链的观测方法，其特征在于全阶磁链状态观测器的构建基于龙贝格观测器理论，其数学表达模型为
全文摘要
本发明涉及一种感应电机矢量控制系统中转子磁链的观测方法，将采集的电流信号和电压信号经过FPGA进行数字滤波处理，去除噪音干扰，获得三相电流值，建立感应电机矢量形式的动态数学模型，构建全阶磁链状态观测器，采用高精度的4阶Runge-Kutta法对全阶磁链状态观测器进行离散化，利用DSP对离散化后的数据进行实时处理，实现转子磁链观测，在α-β坐标系下计算转子磁链分量ψrα和ψrβ，完成矢量控制的磁场定向，矢量控制的磁场定向可以由公式确定。本发明观测方法在全转速范围内精确的观测α-β坐标系下的转子磁链，不需要任何切换机制；保证了矢量控制的有效性和稳定性，对感应电机参数发生变化和电流检测噪声干扰有较强的抑制能力，有效的提升了整个控制系统的鲁棒性。
文档编号H02P21/14GK102664583SQ20121015831
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者刘陆洲, 吴新安, 孙丛君, 孙国斌, 张亚伟, 牟述佳, 薛浩飞 申请人:青岛四方车辆研究所有限公司