专利名称：一种变频异步电机的控制方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电动机技术领域，尤其涉及一种变频异步电机的控制方法和装置。
背景技术：
普通的变频调速装置大多采用恒U/f控制，一旦选定U/f曲线，通常不能在线修改，这使得在轻载时会造成电机损耗的增加，不能使电机处于最经济的运行状态。磁场定向矢量控制变频调速是一种高性能的调速方式，该方法尤其能够满足驱动系统宽调速范围和低速转矩响应的要求。矢量控制变频调速采用恒磁通控制，即在一定的转子角频率下，所对应的转子磁链大小是一定的。图1示出了传统的矢量控制系统的原理框图，其中，4为转子角频率给定值，为转子角频率实测值，:C为电机转矩给定值，T6为电机转矩计算值，/、 分别为dq坐标系下定子d轴电流给定值、定子q轴电流给定值，VR-1表示二相同步旋转坐标系到二相静止坐标系的变换，2/3表示二相静止坐标系到三相静止坐标系的变换^分别为α β坐标系下定子α轴电流给定值、定子β轴电流给定值，VSI表示电压源型逆变器，1:、4"<分别为定子a相、b相、c相电流给定值。图1中示出的矢量控制系统采用双闭环控制，内环为转矩环，外环为速度环。转子角频率给定值〃与实测值比较后经PI调节器输出转矩给定值I:，I:与转矩计算值Te比较后经PI调节器输出定子q轴电流给定值ζ ；定子三相电流实测值ia，ib, L经磁链观测器输出转子磁链计算值Ψρ 经PI调节器输出定子d轴电流给定值4 I 4经一系列的坐标变换输出定子三相电流给定值//,//,(与定子三相电流实测值ia，ib，i。进行比较后输出控制信号给电压源逆变器以控制元器件的开关。该控制系统当电机轻载运行时，产生的铁耗以及由励磁电流产生的定子铜耗仍然保持不变，使得电机的运行效率及功率因数下降，电机的性能指标降低。负载越轻，这种情况越严重。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种变频异步电机的控制方法和装置，能够将在给定电机的转速和转矩的前提下，通过使用最优磁链值降低电机的可控损耗。为实现上述目的，本发明的一个实施例提供一种变频异步电机的控制方法，包括:根据转子角频率实测值以及电机转矩计算值Te计算出磁链最优值；将所述计算出的磁链最优值Kop与磁链计算值比较后经过PI调节器输出定子d轴电流给定值& 将定+ q轴电流给定值仏和所述定子d轴电流给定值&进行二相同步旋转坐标系到二相静止坐标系的变换，并进一步进行从二相静止坐标系到三相静止坐标系的变换，得至1J定子a相电流给定值ζ，b相电流给定值f，c相电流给定值ζ ；
由电压源型逆变器VSI根据定子a相电流给定值ζ，b相电流给定值，c相电流给定值ζ对电机进行控制。另一方面，本发明实施例还提供一种变频异步电机的控制装置，包括:磁链最优值确定单元，用于根据转子角频率实测值以及电机转矩计算值Te计算出磁链最优僅^比较单元，用于将所述计算出的磁链最优值与磁链计算值进行比较；PI调节器，用于根据比较单元的输出结果输出定子d轴电流给定值第一坐标系变换单元，用于将定子q轴电流给定值&和所述PI调节器输出的所述定子d轴电流给定值匕进行二相同步旋转坐标系到二相静止坐标系的变换；第二坐标系变换单元，用于将第一坐标系变换单元输出的结果进行二相静止坐标系到三相静止坐标系的变换，得到定子a相电流给定值 ，b相电流给定值<，c相电流给定值O电压源型逆变器，用于根据定子a相电流给定值 =，b相电流给定值f，c相电流给定值^对电机进行控制。在本发明实施例中，通过转子角频率实测值和电机转矩计算值确定磁链最优值，根据该磁链最优值反馈回来确定电机的三相电流给定值，使得电机运行在不同的转速点，不同负载输出，电机的可控损耗最小，效率最优。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是传统的矢量控制系统的原理框图；图2是异步变频异步电机的q轴等效电路；图3是异步变频异步电机的d轴等效电路；图4是反映本发明提供的变频异步电机的控制方法所基于的矢量控制系统原理框图；图5是本发明提供的变频异步电机的控制方法的流程图；图6是引入参数辨识过程后的矢量控制系统原理框图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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。本发明提供一种变频异步电动机的控制方法，在实现本发明的过程中，发明人对变频异步电动机的损耗模型进行了分析。
目前，建立变频异步电机的损耗模型通常采用电机动态数学模型的状态方程或者未分方程来进行推导。在同步旋转dq坐标系中，考虑铁耗并忽略漏磁链的异步变频异步电机的q轴等效电路和d轴等效电路分别如图2和图3所示。在同步旋转坐标系中，dq轴电流均为直流，电感Lm两端的感应电压为零。当q轴按转子磁场定向时，有= Ψρ由图2可得:
权利要求
1.一种变频异步电机的控制方法，其特征在于，包括: 根据转子角频率实测值以及电机转矩计算值Te计算出磁链最优值； 将所述计算出的磁链最优值与磁链计算值比较后经过PI调节器输出定子d轴电流给定值G 将定子q轴电流给定值ζ和所述定子d轴电流给定值4进行二相同步旋转坐标系到二相静止坐标系的变换，并进一步进行从二相静止坐标系到三相静止坐标系的变换，得到定子a相电流给定值ζ，b相电流给定值V，c相电流给定值； 由电压源型逆变器VSI根据定子a相电流给定值/I，b相电流给定值i/，c相电流给定值< 对电机进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据转子角频率实测值以及电机转矩计算值Te计算出磁链最优值具体通过下式计算:
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 通过渐消记忆递归最小二乘辨识算法辨识参数向量
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过渐消记忆递归最小二乘辨识算法辨识参数向量
5.一种变频异步电机的控制装置，其特征在于，包括: 磁链最优值确定单元，用于根据转子角频率实测值以及电机转矩计算值Te计算出磁链最优值； 比较单元，用于将所述计算出的磁链最优值与磁链计算值进行比较； PI调节器，用于根据比较单元的输出结果输出定子d轴电流给定值G第一坐标系变换单元，用于将定子q轴电流给定值4和所述PI调节器输出的所述定子d轴电流给定值‘进行二相同步旋转坐标系到二相静止坐标系的变换； 第二坐标系变换单元，用于将第一坐标系变换单元输出的结果进行二相静止坐标系到三相静止坐标系的变换，得到定子a相电流给定值 ，b相电流给定值//，c相电流给定值I:； 电压源型逆变器，用于根据定子a相电流给定值/，b相电流给定值//，c相电流给定值 对电机进行控制。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述磁链最优值确定单元具体通过下式计算磁链最优值:
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括: 参数辨识单元，用于通过渐消记忆递归最小二乘辨识算法辨识参数向量
全文摘要
本发明实施例提供一种变频异步电机的控制方法和装置，该方法包括根据转子角频率实测值ωr以及电机转矩计算值Te计算出磁链最优值将所述计算出的磁链最优值与磁链计算值ψr比较后经过PI调节器输出定子d轴电流给定值将定子q轴电流给定值和所述定子d轴电流给定值进行二相同步旋转坐标系到二相静止坐标系的变换，并进一步进行从二相静止坐标系到三相静止坐标系的变换，得到定子a相电流给定值b相电流给定值c相电流给定值由电压源型逆变器VSI根据定子a相电流给定值b相电流给定值c相电流给定值对电机进行控制。
文档编号H02P21/14GK103078582SQ20131004105
公开日2013年5月1日 申请日期2013年2月1日 优先权日2013年2月1日
发明者辛本雨, 李益丰, 何思源, 元约平, 王健, 胡勇峰, 刘春秀, 杨金霞, 靳广乐 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司