一种基于mras的高压异步电机控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于级联型高压变频器的高压异步电机控制方法，尤其设及一种 基于模型参量自适应系统(MRAS，Model Reference Adaptive System)的高压异步电机控 制方法，属于电力电子自动控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 近年来，高压变频器由于节能效果显著被广泛应用在电力、冶金、化工等工业场合 中，而级联型的高压变频器具有输出波形谐波分量少、正弦度高受到重视。对于高压变频器 的异步电机系统的控制方法一般有恒压频比控制、矢量控制等，恒压频比控制属开环控制 方法，简单但精度不高，矢量控制性能优越，得到普遍应用。
[0003] 高压变频器的异步电机矢量控制系统中，通常需要在电机转子上安装光电编码器 W检测转子转速，运不仅增加了系统复杂度，而且带来维护困难、测量精度不高等问题。因 此有必要对异步电机的无速度传感器技术进行研究，在异步电机矢量控制系统无速度传感 器技术实现方法中，MRAS属于性能较好的一种方法。对于MRAS中模型的建立可基于转子磁 链模型、基于反电动势模型等，基于转子磁链模型的电压模型中存在纯积分环节，影响了电 机低速时的估计精度。用反电动势模型取代转子磁链模型，可避免纯积分环节，但仍然受到 电机定子电阻等参数的影响。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提供一种基于MRAS的高压异步电机控制方法，W解决目前由于 需要在电机转子上安装光电编码器W检测转子转速，导致系统复杂度高、维护困难，并且易 受到纯积分环节W及电机定子电阻参数的影响最终导致测量精度不高的技术问题。
[0005] 为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该 概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘运些实施例的保护范围。 其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，W此作为后面的详细说明的序言。
[0006] 本发明采用如下技术方案：
[0007] 在一些可选的实施例中，提供一种基于MRAS的高压异步电机控制方法，包括：
[000引建立参考模型：建立异步电动机无功功率的参考模型，参考模型为:Q=(isallse-isa Usa) -oLs (isap iSfi-iS印i SCi)，其中，i SCi、isP分别为定子电流在a、0轴上的分量，Usa、Use分别为定 子电压在a、e轴上的分量，Ls为定子每相绕组的等效自感，0为漏磁系数，P为微分算子；
[0009]建立可调模型：建立异步电动机无功功率的可调模型，可调模型为：
其中，Wr 为转子转速，Tr为转子时间常数 -，以为转子每相绕组的等效自感，Lm为互感，ima、ime分 别为励磁电流在a、e轴上的分量；
[0010] 辨识电机转子转速:根据所述参考模型和可调模型，W及化POV超稳定性理论得到 转速辨识模型，转子角速度表达式为：
，其中，Kp为比例系数，Ki为积 分系数；
[0011] 通过转子磁链定向矢量控制系统得到=相正弦电压参考信号；
[001^ 将所述S相正弦电压参考信号送往脉冲宽度调制（PWM，Pulse Width Modulation)驱动板，利用PWM控制方法对级联型功率单元进行控制，控制电机转速。
[0013] 在一些可选的实施例中，所述通过转子磁链定向矢量控制系统得到=相正弦电压 参考信号的过程包括：
[0014] 转子角速度4与给定的转速参考值為比较，得到转速偏差，转速偏差经PI控制器 得到转矩给定值疗；
[0015] 将采样得到的电机定子S相电流经过Clarke变换与化rk变换得到M、T旋转坐标系 下的电流分量ism、ist;
[0016] 由公式
?计算出转子磁链反馈值，由公式
，计算出转矩反 馈值，由公式
计算出转差角频率，由9 = j'巧化=f (命+份）化?计算出Clark逆变换 所需旋转角；
[0017] 将转矩反馈值Te与转矩给定值疗比较，得到转矩偏差，转矩偏差经PI控制器得到T 轴电压分量Utref ;
[001引将转子磁链反馈值恥与转子磁链参考值事比较，得到转子磁链偏差，转子磁链偏 差经PI控制器得到M轴电压分量U"ef ;
[0019] 将T轴电压分量IWf和M轴电压分量Utref经Park逆变换和Clarke逆变换得到所述； 相正弦电压参考f曰亏Uaref、Ubref和Ucref。
[0020] 本发明所带来的有益效果：
[0021] 避免了由于在电机转子安装光电编码器所带来的弊端，克服反电动势模型受定子 电阻误差影响的缺点，很好地实现电机转速的辨识，由于采用了基于瞬时无功功率模型，具 有较高的转速辨识精度，有效地改善了电机在启动、调速、稳态运行时的静动态性能。
[0022] 为了上述W及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求 中特别指出的特征。下面的说明W及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是 各个实施例的原则可W利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下 面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有运些方面W及它们 的等同。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明一种基于MRAS的高压异步电机控制方法的流程示意图；
[0024] 图2是本发明的矢量控制示意图；
[002引图3是本发明基于无功功率模型的MRAS结构图。
【具体实施方式】
[0026] W下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，W使本领域的技术人员能够 实践它们。其他实施方案可W包括结构的、逻辑的、电气的、过程的W及其他的改变。实施例 仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可W 变化。一些实施方案的部分和特征可W被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发 明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，W及权利要求书的所有可获得的等同 物。在本文中，本发明的运些实施方案可W被单独地或总地用术语"发明"来表示，运仅仅是 为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任 何单个发明或发明构思。
[0027] 如图1至3所示，提供一种基于MRAS的高压异步电机控制方法，包括：
[0028] 步骤SI:建立参考模型，即建立异步电动机无功功率的参考模型，参考模型为：
[0029 ] Q = ( isaUsP-isaUsa ) -〇