一种异步电机无速度传感器转子磁链估算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及异步电机磁链估算方法领域，具体是一种异步电机无速度传感器转子 磁链估算方法。
【背景技术】
[0002] 异步电机的无速度传感器矢量控制技术在工业生产中应用广泛。在中高速段，无 速度传感器控制性能可以和有速度传感器媲美，而在低速范围内，无速度传感器却存在着 带载能力弱，速度辨识精度低等问题，关于其稳定性问题也是实际工程中急需解决的内容。 现有的稳定性分析主要集中在电机静止起动的工况下。而在实际场合，同样存在着电机旋 转状态起动的工况，例如多电机转速-转矩匹配，牵引列车的带速重投功能等。此类问题一 直未被人们很好的解决。当今市场上的变频器多不具有这方面的功能，即使少数品牌的变 频器声称具有其功能，但其实际效果也不理想。以日本安川公司生产的变频器A1000为例， 其在无速度传感器模式（开环矢量控制模式）下，并不支持转矩模式功能，其原因就在于无 法很好的解决异步电机的旋转状态起动问题。
[0003] 现有技术的异步电机无速度传感器控制转子磁链角估算方案，大多都可以在其相 平面上找到两个或者两个以上的稳定点，其中只有一个稳定点是电机可以输出转矩的状 态，称之为磁链建立的状态。其他的稳定点，往往是电机无法输出转矩的状态，称之为磁链 崩溃状态。人们总是希望电机无论初始状态如何，最终都能稳定在磁链建立状态，以保证电 机总是能够输出转矩。而不要稳定在磁链崩溃的状态，因为这个状态不能让电机输出转矩。 然而，在电机旋转起动的时候，若采用传统的转子磁链角估算方案，电机总是会稳定磁链崩 溃的状态，无法输出转矩。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种异步电机无速度传感器转子磁链估算方法，以实现电机 在旋转状态时起动转矩不丢失。
[0005] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
[0006] 一种异步电机无速度传感器转子磁链估算方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0007] (1)、首先计算出电机d_q轴的反电动势：
[0008]
[0009]
[0010] ed:电机d轴反电动势
[0011] eq:电机q轴反电动势
[0012] isd:电机d轴定子电流
[0013] isq:电机q轴定子电流
[0014] Rr:电机转子电阻
[0015] Iv电机互感
[0016]$nj:电机d轴转子磁链
[0017] i^q:电机q轴转子磁链
[0018] ? :电机转速，由步骤⑷算得，并代回步骤（1)
[0019](2)、根据步骤（1)的结果计算磁链的幅值：
[0020]
[0021] itr= /ed,
[0022] ed:电机d轴反电动势
[0023] 也r:电机转子磁链幅值
[0024](3)、根据步骤（2)的结果计算转子同步转速：
[0025]
[0026] 0 s:转子磁链角度
[0027] ws:转子同步角速度
[0028] S:计算转子同步角速度所需的可调参数
[0029] ed:电机d轴反电动势
[0030] eq:电机q轴反电动势
[0031] 也r:电机转子磁链幅值
[0032] (4)、根据步骤（3)计算出电机实际转速
[0033]
[0034] ? :电机实际转速
[0035] ws:转子同步角速度
[0036] R」电机转子电阻
[0037] isq :电机q轴定子电流
[0038] 也r:电机转子磁链幅值
[0039] (5)、将步骤（3)算出的转子同步转速代入电机的状态方程：
[0040]
[0041]
[0042] ed:电机d轴反电动势
[0043] eq:电机q轴反电动势
[0044] Rr:电机转子电阻
[0045] isd:电机d轴定子电流
[0046] isq :电机q轴定子电流
[0047] Lj电机互感
[0048] Itrd:电机d轴转子磁链
[0049] 也rq:电机q轴转子磁链
[0050] ? :电机转速
[0051] S:计算转子同步角速度所需的可调参数
[0052] 也r:电机转子磁链幅值
[0053](6)、计算状态方程雅克布矩阵的特征多项式：
[0054] det(sl-j) =s3+a2s2+a1s+a〇,
[0055] a。、a:、82:特征多项式系数
[0056] 其中
[0057]
[0058] 特征多项式系数
[0059] Rr:电机转子电阻
[0060] Iv电机互感
[0061] ? :电机转速
[0062] ws:转子同步角速度
[0063] S:计算转子同步角速度所需的可调参数
[0064](7)、根据劳斯稳定判据，选择合适的可调参数，使得状态方程具有全局渐近稳定 性，相平面只有一个稳定点，最终选择可调参数为：
[0065] 8 =sign(〇.)r)〇
[0066] S:计算转子同步角速度所需的可调参数
[0067] ? :电机转速，由步骤⑷算得
[0068] sign〇):转速的符号，正转为1，反转为-1
[0069] 本发明采用参数优化的方法，使得控制方案的相平面上只有一个稳定点，而这个 稳定点就是电机磁链建立的状态。即无论电机初始处于何种状态，因为没有其他的稳定点。 最终电机都会稳定在磁链建立的状态，电机在旋转状态时也可以起动，电机的转矩不会丢 失，总能按照人们的要求输出转矩。
【附图说明】
[0070] 图1为本发明方法得到的相平面图。
[0071] 图2为现有技术异步电机无速度传感器矢量控制方案图。
[0072] 图3为本发明磁链估算方案图。
[0073] 图4为【具体实施方式】中正反转切换逻辑流程框图。
【具体实施方式】
[0074] -种异步电机无速度传感器转子磁链估算方法，包括以下步骤：
[0075](1)、首先计算出电机d_q轴的反电动势：
[0076]
[0077]
[0078] ed:电机d轴反电动势
[0079] eq:电机q轴反电动势
[0080] R」电机转子电阻
[0081] isd:电机d轴定子电流
[0082] isq:电机q轴定子电流
[0083] Lj电机互感
[0084] Itrd:电机d轴转子磁链
[0085] 也rq:电机q轴转子磁链
[0086] ? :电机转速，由步骤⑷算得，并代回步骤（1)
[0087] (2)、根据步骤（1)的结果计算磁链的幅值：
[0088]