基于带隙变步长法的异步电机弱磁控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于带隙变步长法的异步电机弱磁控制方法，根据具体应用工况和试验情况，得到特殊值系数、，以此确定异步电机三相电压合成矢量的特殊值和；当和确定后，确定带隙宽度，初始步长既被确定；再通过实际应用工况以及试验情况确定约束系数、、、；然后通过直流母线电压和控制电压矢量，确定变步长系数和方向系数，再确定异步电机的励磁电流给定值，最后通过对励磁电流分量进行重新给定；本发明避开了电机参数对控制的影响，算法简单，弱磁响应时间快，且算法实现了在异步电机全转速范围内的平滑过渡，满足异步电机的弱磁控制要求。
【专利说明】基于带隙变步长法的异步电机弱磁控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及异步电机的控制技术，具体是指一种基于带隙变步长法的异步电机弱磁控制方法。
【背景技术】
[0002]异步电机因其结构简单，成本低廉，可靠性高的特点，被广泛的用于汽车驱动以及工业传动系统中。为了实现异步电机全转速范围内的高性能控制要求，一般对其采用矢量控制算法。异步电机在运行时，其线电压会受到供电电压的限制，所以在异步电机的矢量控制算法中，在高转速时采用弱磁控制方法，以便获得高性能的控制效果。
[0003]异步电机矢量控制算法中，其转子磁场是通过定子电流励磁而来，弱磁控制就是通过减小定子励磁电流以达到减小转子磁场的目的。目前，异步电机弱磁控制中比较常用的方法有:
一是直接减小定子励磁电流，即随着转速的升高而人为的减小磁通的弱磁控制方法，该方法由于励磁电流是通过人为给定或者是通过转速的反比例函数获取得到，造成不同工况下的控制性能较差；
二是根据异步电机稳态电压方程进行的弱磁控制，该方法严格依赖于电机的参数，而在实际情况下，电机的参数尤其是转子参数的变化很大，因此该方法不能实现最优的控制?生倉泛;
三是基于电压闭环的控制方式进行电机的弱磁控制，该方法避开了电机参数的影响，但该方法需要对电压进行闭环调节，且只是在需要弱磁时切入运行，算法实现比较复杂。
[0004]所以，如何实现异步电机的良好弱磁控制，是异步电机控制策略中的关键技术。
【发明内容】
[0005]本发明旨在提供一种基于带隙变步长法的异步电机弱磁控制方法，该方法避开了电机参数对控制的影响，算法简单，弱磁响应时间快，且算法实现了在异步电机全转速范围内的平滑过渡，满足异步电机的弱磁控制要求。
[0006]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:
基于带隙变步长法的异步电机弱磁控制方法，其特征在于:
首先，根据具体的应用工况，采样得到异步电机控制器的直流母线电压UDC，并根据试验情况，确定异步电机三相电压合成矢量
的特殊值以》和^?的系数A、Ρ2 ,以此确定异步电机三相电压合成矢量七的特殊值^?和!^ ;当异步电机三相电压合成矢量4的特殊值t和‘确定后，确定带隙宽度Α?Ο，初始步既被确定；
其次，根据实际应用工况以及试验情况，确定约束系数1、h、h ;然后通过直流母线电压和控制电压矢量，确定变步长系数於和方向系数α当约束系数今、44、￥、变步长系数於和方向系数α都确定后，确定异步电机的励磁电流给定值；
最后，在实际运用中，初始励磁电流?通过异步电机空载额定电流进行获取，具体取值
T
【权利要求】
1.基于带隙变步长法的异步电机弱磁控制方法，其特征在于: 首先，根据具体的应用工况，采样得到异步电机控制器的直流母线电压UDC，并根据试验情况，确定异步电机三相电压合成矢量 的特殊值1^?和1^的系数,以此确定异步电机三相电压合成矢量4的特殊值和*/_,其中特殊值和L分别表示弱磁时允许的异步电机三相电压合成电压矢量的最大值和最小值；当异步电机三相电压合成矢量《S的特殊值和*^确定后，确定带隙宽度AIZ0，初始步长Afll(II)既被确定； 其次，确定约束系数今為、\、\ ;然后通过直流母线电压和控制电压矢量，确定变步长系数岁和方向系数α当约束系数％為、\、h、变步长系数多和方向系数α都确定后，确定异步电机的励磁电流给定值； 最后，初始励磁电流?通过异步电机空载额定电流进行获取，然后通过公式:—=
对励磁电流分量k进行重新给定,其中:fc21且Jt为整数,Aitf(Jt) 为k时刻的步长，MtfCt-1)为上一时刻的步长,於为变步长系数,为k时刻的励磁电流给定值，%(*1)为上一时刻的励磁电流给定值，a为方向系数； 其中，当异步电机的转速较低时，异步电机三相电压合成矢量4较小，励磁电流分量&会不断增大，此时需要对励磁电流分量&进行最大值限幅输出，保证控制合理；而当异步电机的转速不断增大时，需要不断减小励磁电流分量^!，为了控制安全，需要对励磁电流分量?W进行最小值限幅输出；其中，所述最大值限幅根据空载电流来确定，而所述最小值限幅则根据异步电机的最高转速进行试验获取。
2.根据权利要求1所述的基于带隙变步长法的异步电机弱磁控制方法，其特征在于:所述异步电机三相电压合成矢量4表示为异步电机矢量控制算法中dq轴系输出的d轴控制电压!Ial和q轴的控制电压的合成矢量大小，具体的表达式为:
3.根据权利要求1所述的基于带隙变步长法的异步电机弱磁控制方法，其特征在于:对于异步电机三相电压合成矢量七，当异步电机的励磁电流分量匕不变时，随着异步电机的转速的增加，异步电机三相电压合成矢量七增大，即异步电机三相电压合成矢量％随着异步电机的转速和励磁电流的乘积的增大而增大。
4.根据权利要求1所述的基于带隙变步长法的异步电机弱磁控制方法，其特征在于:所述异步电机三相电压合成矢量K的特殊值的具体表现为:
5.根据权利要求1所述的基于带隙变步长法的异步电机弱磁控制方法，其特征在于:所述变步长系数#是指根据约束条件确定的k时刻的步长系数，以获得k时刻的步长，进而得到k时刻的输出值，所述约束条件如下:
上式中，/?、A、爲、爲为不同约束条件下具体的步长系数值a為、hJh是约束系数，约束系数的具体数值是根据试验以及实际应用工况进行获取。
6.根据权利要求1所述的基于带隙变步长法的异步电机弱磁控制方法，其特征在于:所述k时刻的步长AilfP:)是指k时刻的励磁电流增减值，其中当k=0时，M,m是初始步长，即是带隙宽度，k=0时的带隙是指异步电机三相电压合成矢量A的特殊值?/Μ和L之间的区域Μ/β,所述带隙宽度是指AUe的大小:鵡抑=AUe。
7.根据权利要求1所述的基于带隙变步长法的异步电机弱磁控制方法，其特征在于:所述方向系数α是指k-Ι时刻的输出值J<*:-?变化到k时刻的输出值J#)的变化趋势，其具体的确定原则为:
【文档编号】H02P21/00GK104135203SQ201410365197
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】伍泽东, 张登, 蔡群英, 郑刚 申请人:中国东方电气集团有限公司