励磁电流;等比例系数k2 = 0.02减小给定电压值，记录相应的=相电 流平均值，其中：电压取点为U、（l-k2)U、（l-2*k2)U、……、（l-n*k2)U，对应的转速取点为n、 n/(l-k2)、n/(l-巧k2)、……、n/(l-n*k2)，（额定转速、额定电压、S相电流的有效值、给定 电压值、对应转速、=相电流平均值等等数据)详见表1;取每相邻两点拟合成直线即得弱磁 表；
[0043]表1弱磁表获得数据统计表
[0045] 通过所述转矩给定模块2.1根据转矩给定值Te_ref通过分段拟合的方法得到交轴 电流给定值Iq_ref进行输出，所述分段拟合的方法具体是:给定额定励磁电流，交轴电流给 定值从0开始W步长为2A逐渐增加至异步电机的最大输出扭矩，记录相应的扭矩值，详见表 2和表3;采用最小二乘法得到拟合直线，得到拟合直线方程为Te = 0.425*Iq_ref+0.0333; 将该拟合直线方程置入所述转矩给定模块2.1中，给定直轴电流给定值从0开始，步长为2逐 渐增加直至异步电机的最大输出扭矩，记录实际扭矩值，计算各点相应的扭矩偏差，详见表 2和表3; W扭矩偏差超过3牛米的点为端点，将直线分成依次连接的3段，同一段内除去端点 外其他各点的扭矩偏差不超过3牛米；
[0046] 表2电流和扭矩统计表
[004引表3扭矩偏差计算表
[0050]第二步:所述转矩电流修正模块2.4根据第一步中输出的直轴电流给定值IcLrefl 和交轴电流给定值Iq_ref对比弱磁前的直轴电流给定值IcLref (弱磁前直轴电流给定为额 定励磁电流Isn，该参数由电机生产商给出，本例为132A)和弱磁后的直轴电流给定值来确 定弱磁系数，输出修正后的交轴电流给定值Iq_refl，具体方法是:获取系数K，系数K为弱磁 前的直轴电流给定值与弱磁后的直轴电流给定值的比值;输出修正后的交轴电流给定值为 交轴电流给定值的K倍；
[0051] 所述坐标变换模块2.3根据异步电机的A相电流值IA和B相电流值IB，经Clark变换 和park变换输出同步旋转坐标系下的直轴电流实际值Iq和交轴电流实际值Id;
[0052] 第=步:所述PI运算和解禪模块2.5(采用PI调节器)根据第二步中输出的修正后 的交轴电流给定值Iq_refl、交轴电流实际值Id和直轴电流实际值IqW及第一步中输出的 直轴电流给定值IcLrefl输出直轴电压给定值IMref和交轴电压给定值Uqref,具体是:具体 来说交轴电流给定值Iq_refl和直轴电流实际值Iq求差值得Iq_err经PI运算得交轴电压给 定值Uqrefl,直轴电流给定值IcLrefl和交轴电流实际值Id求差值得IcLerr经PI运算得 IMref 1，再经解禪运算得直轴电压给定值IMr ef和交轴电压给定值化ref;
[0053] 第四步：所述坐标变换及SVPWM模块2.6根据第S步中输出的直轴电压给定值 IMref和交轴电压给定值化ref对异步电机的运行进行控制。
[0054] 采用本发明的控制方法与现有技术的方法相比较，详见表4。
[0055] 表4本发明方法控制结果和现有技术控制方法的比较表
[005引从表4中可W看出，本发明的控制方法与电压闭环P巧如兹法相比，避免了积分环节 带来的系统延时，提高了转矩动态响应时间；本发明的控制方法与传统弱磁法相比不存在 电压饱和现象，增加了系统稳定性。
[0059] W上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可W有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种用于异步电机的控制系统，其特征在于，包括转矩给定模块(2.1)、分别与异步 电机(1)连接的弱磁查表模块(2.2)和坐标变换模块(2.3 )、同时与所述转矩给定模块(2.1) 和所述弱磁查表模块(2.2)两者连接的转矩电流修正模块(2.4 )、同时与所述弱磁查表模块 (2.2) 、坐标变换模块(2.3)和转矩电流修正模块(2.4)三者连接的PI运算和解耦模块(2.5) 以及同时与异步电机(1)和所述PI运算和解耦模块(2.5)两者连接的坐标变换及SVPWM模块 (2.6)； 所述转矩给定模块(2.1)根据转矩给定值得到交轴电流给定值输出给所述转矩电流修 正模块(2.4); 所述弱磁查表模块(2.2)根据输入的电机实际转速和弱磁前直轴电流给定值得到直轴 电流给定值输出给所述转矩电流修正模块(2.4); 所述坐标变换模块(2.3)根据输入的A相电流值和B相电流值，经clark变换和park变换 输出同步旋转坐标系下的直轴电流实际值和交轴电流实际值给所述PI运算和解耦模块 (2.5)； 所述转矩电流修正模块(2.4)根据输入的交轴电流给定值和直轴电流给定值，对比弱 磁前的直轴电流给定值和弱磁后的直轴电流给定值来确定弱磁系数，最后输出修正后的交 轴电流给定值给所述PI运算和解耦模块(2.5); 所述PI运算和解耦模块(2.5)根据输入的修正后的交轴电流给定值、直轴电流给定值、 交轴电流实际值以及直轴电流实际值输出直轴电压给定值和交轴电压给定值给所述坐标 变换及3￥?￥1模块(2.6); 所述坐标变换及SVPTO1模块(2.6)根据输入的直轴电压给定值和交轴电压给定值输出 连异步电机，实现对异步电机的运行进行控制。2. 根据权利要求1所述的用于异步电机的控制系统，其特征在于，所述PI运算和解耦模 块(2.5)采用PI调节器，实现解耦。3. -种用如权利要求1-2任意一项所述系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 第一步:获取弱磁表，并将弱磁表置入所述弱磁查表模块(2.2)中，所述弱磁查表模块 (2.2) 根据电机实际转速和弱磁前直轴电流给定值得到直轴电流给定值进行输出；通过所 述转矩给定模块（2.1)根据转矩给定值通过分段拟合的方法得到交轴电流给定值进行输 出； 第二步:所述转矩电流修正模块(2.4)根据第一步中输出的直轴电流给定值和交轴电 流给定值对比弱磁前的直轴电流给定值和弱磁后的直轴电流给定值来确定弱磁系数，输出 修正后的交轴电流给定值； 所述坐标变换模块(2.3)根据异步电机的A相电流值和B相电流值，经clark变换和park 变换输出同步旋转坐标系下的直轴电流实际值和交轴电流实际值； 第三步:所述PI运算和解耦模块(2.5)根据第二步中输出的修正后的交轴电流给定值、 交轴电流实际值和直轴电流实际值以及第一步中输出的直轴电流给定值输出直轴电压给 定值和交轴电压给定值； 第四步:所述坐标变换及SVPWM模块(2.6)根据第三步中输出的直轴电压给定值和交轴 电压给定值对异步电机的运行进行控制。4. 根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述第一步中弱磁表的具体获得方法 是:采用恒压频比开环控制异步电机，使异步电机在额定转速和额定电压下空载运行，记录 此时三相电流的有效值，取三相电流的有效值的平均值作为额定励磁电流;等比例系数k2 减小给定电压值，记录相应的三相电流平均值，其中：电压取点为U、（l-k2)U、（l-2*k2) U、……、（l_n*k2)U，对应的转速取点为n、n/(l-k2)、n/(l-2*k2)、……、n/(l_n*k2);取每相 邻两点拟合成直线即得弱磁表。5. 根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述第一步中分段拟合的方法具体 是:给定额定励磁电流，直轴电流给定值从〇开始以步长为2A逐渐增加至异步电机的最大输 出扭矩，记录相应的扭矩值;采用最小二乘法得到拟合直线;将该拟合直线置入所述转矩给 定模块(2.1)中，给定直轴电流给定值从0开始，步长为2逐渐增加直至异步电机的最大输出 扭矩，记录实际扭矩值，计算各点相应的扭矩偏差；以扭矩偏差超过3牛米的点为端点，将直 线分成依次连接的若干段，同一段内除去端点外其他各点的扭矩偏差不超过3牛米。6. 根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述第二步中输出修正后的交轴电流 给定值具体通过以下方法获得:获取系数K，系数K为弱磁前的直轴电流给定值与弱磁后的 直轴电流给定值的比值;输出修正后的交轴电流给定值为交轴电流给定值的K倍。
【专利摘要】本发明的第一目的在于提供一种用于异步电机的控制系统，包括转矩给定模块、弱磁查表模块、坐标变换模块、转矩电流修正模块、PI运算和解耦模块以及坐标变换及SVPWM模块。本发明具有结构精简、适用于异步电机且操作方便的优势。本发明的第二目的在于提供一种控制方法，具有转矩动态响应时间短和不存在电压饱和现象的特点，具体包括以下步骤：第一步：获取弱磁表；第二步：转矩电流修正模块输出修正后的交轴电流给定值；坐标变换模块输出直轴电流实际值和交轴电流实际值；第三步：PI运算和解耦模块输出直轴电压给定值和交轴电压给定值；第四步：坐标变换及SVPWM模块对异步电机的运行进行控制。
【IPC分类】H02P25/02, H02P23/14
【公开号】CN105703685
【申请号】CN201610151277
【发明人】刘竹, 万炳呈
【申请人】湖南省耐为数控技术有限公司
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年3月16日