一种异步电机的高可靠性控制装置及方法
【技术领域】
[0001 ] 本申请涉及电气工程领域，特别是一种异步电机的高可靠性控制装置及方法。[0002]
【背景技术】
[0003]异步电动机作为主要拖动电机，广泛应用于工农业生产和生活中，而且，随着社会 的发展，其所占市场比重越来越大。同时，现代工业技术的发展也对异步电动机高性能驱动 系统的动态性能要求也越来越高。因此，提高异步电动机系统的性能与效率，对社会经济建 设具有巨大意义。
[0004]但是，异步电动机运行过程中，由于温度等工况条件的变化，导致电机相关参数发 生变化，进而影响电机运行的准确性和稳定性。目前，主要解决方法是采用学习算法或者系 统辨识的闭环自适应控制策略，但这种方法的稳定性分析困难，在对电动机稳定性和可靠 性要求较高的场合，如航空、航天或核电等，其电动机稳定性较差、可靠性不高，因此异步电 动机高可靠性控制成为亟待解决的问题。
[0005]
【发明内容】
[0006]本申请提供一种异步电机的高可靠性控制装置及方法，解决现有技术中电机控制 系统稳定性差、可靠性不高的问题。
[0007]根据本申请的第一方面，本申请提供一种异步电机的高可靠性控制装置，包括彼 此电连接的采集模块、处理模块和驱动模块，驱动模块包括逆变器，逆变器和采集模块均用 于与被控电机电连接，采集模块还与驱动模块电连接； 采集模块用于实时采集被控电机三相定子的电流信号ia、ib、ie和转速信号^^,，并将 采集到的被控电机三相定子的电流信号ia、ib、^和转速信号^)"发送至处理模块； 处理模块用于根据获取的三相定子电压信号\、1113和七计算机端虚拟磁链l|fv，根据机端虚拟磁链计算单位无功电流分量wa、和we以及单位有功电 流分量va、vb和;被控电机三相机端虚拟磁链的计算式为：i|jva =Juadt
【主权项】
1. 一种异步电机的高可靠性控制装置，包括彼此电连接的采集模块、处理模块和驱动 模块，所述驱动模块包括逆变器，所述逆变器和采集模块均用于与被控电机电连接，采集模 块还与驱动模块电连接，其特征在于： 采集模块用于实时采集被控电机三相定子的电流信号ia、ib、ie和转速信号ω ηι，并将 采集到的被控电机三相定子的电流信号丨a、ib、ie和转速信号ω ηι发送至处理模块； 处理模块用于根据获取的三相定子电压信号ua、ub和·^，计算机端虚拟磁链Ψν，根据 机端虚拟磁链ψν计算单位无功电流分量Wa、Wb和巧^以及单位有功电流分量V a、Vb和
;被控电机三相机端虚拟磁链的计算式为 被控电机机端虚拟磁链的幅值中7的计算式为 理模块用于计算电机转子磁链幅值和电磁转矩信号Τ；，三相异步电机机转子磁链
电磁转矩信号
；处理模块用于对给定转速信号I*);与转速
信号^^,进行Pl控制得到给定电磁转矩信号Te\对给定电磁转矩信号Te>和电磁转矩信号 Te进行Pi控制，得到给定的定子有功电流信号$，对给定的电机转子磁链幅值ψ；：与电机 转子磁链中^进行Pi控制，得到给定的定子无功电流信号i q ;处理模块用于根据给定的定 子有功电流信号^、给定的定子无功电流信号、单位无功电流分量Wabx和单位有功电 流分量v a,b,e合成给定的三相定子电流信号 处理模块还用于对给定的三相电流信号和对应的三相定子的电流信号ia,b.e进行 PI控制，得到PWM开关信号，并将PWM开关信号发送至驱动模块； 驱动模块用于根据PWM开关信号驱动被控电机。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于： 采集模块还用于实时采集逆变器直流侧电压信号Ude并将采集到的逆变器直流侧电 压信号Uck发送至处理模块；PWM开关信号还用作反馈信号；处理模块用于根据直流侧电压 信号1]&和反馈的PWM开关信号，合成被控电机三相定子电压信号;三相定子 电压信号U a、11|3和Ue的计算式为： ua = (2Sa - Sfa - Se)Udc/3: u-0 = (-Sa + 2Sb - Sc)Udc/3: uc = ;其中，Sa、S5^P C-Sa - Sb + 2 Sc)Udc/3 S/分别为反馈的三相PWM开关信号。
3. 根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于： 单位无功电流分量Wa、Wb和Wc的计算式为:wa = ψ?/(ψν + ε)，Wb = ψΛ/(ψν + ε)， w￡： = Ψνι:/(Ψν +￡);单位有功电流分量va、vb和\的计算式为：Va = (We - 1〇/ν'3，
4. 一种异步电机的高可靠性控制方法，其特征在于：包括以下步骤： 采集模块实时采集被控电机三相定子的电流信号ia、ib、ie和转速信号ω ικ，并将采集 到的被控电机三相定子的电流信号ia、％、ie和转速信号ωη?发送至处理模块； 处理模块根据获取的三相定子电压信号Ua、Ub和\计算机端虚拟磁链Ψν ，根据机端虚拟磁链ψν计算单位无功电流分量Wa、wb和以及单位有功电 流分量V a、Vl3和Ve ;被控电机三相机端虚拟磁链的计算式为：Ifjva uadt
被控电机机端虚拟磁链的幅值.,,的计算式为： j 处理模块计算电机转子磁链幅值和电磁转矩信号Te，三相异步电机机转子磁
电机转子磁链幅值
处理模块对给定转速信号与转速信号!*^,进行PI控制得到给定电磁转矩信号Te' 对给定电磁转矩信号和电磁转矩信号1；进行Pi控制，得到给定的定子有功电流信号:^， 对给定的电机转子磁链幅值Ψ?·与电机转子磁链1|/ 1?进行Pi控制，得到给定的定子无功电流 信号ζ ; 处理模块根据给定的定子有功电流信号i；?、给定的定子无功电流信号^、单 位无功电流分量议^^和单位有功电流分量va,b,c合成给定的三相定子电流信号
处理模块对给定的三相电流信号和对应的三相定子的电流信号;13|}^进行PI控 制，得到PWM开关信号，并将PWM开关信号发送至驱动模块； 驱动模块根据PWM开关信号驱动被控电机。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于： PWM开关信号还用作反馈信号； 所述采集模块实时采集被控电机三相定子的电流信号ia、ib、ie和转速信号(^ 12，并将 采集到的被控电机三相定子的电流信号i2、ib、ie和转速信号0"发送至处理模块的步骤还 包括：采集模块实时采集逆变器直流侧电压信号Ude并将采集到的逆变器直流侧电压信号 Udi发送至处理模块； 在所述处理模块根据获取的三相定子电压信号ua、ub和Ue计算机端虚拟磁链ψ ν的 步骤之前，还包括：处理模块根据直流侧电压信号Ude和反馈的PWM开关信号，合成被控电 机三相定子电压信号U 3、Ufa和Uc ;三相定子电压信号Ua、!^和!^的计算式为：
Sb和5/分别为反馈的三相PWM开关信号。
6. 根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于： 单位无功电流分量Wa、Wb和Wc的计算式为：Wa = ψν3/(ψν + ￡)，
;单位有功电流分量&、Vb和 Vc的计算式
【专利摘要】一种异步电机的高可靠性控制装置，包括彼此电连接的采集模块、处理模块和驱动模块。采集模块用于实时采集被控电机三相定子的电流信号和转速信号；处理模块用于计算机端虚拟磁链、单位无功电流和有功电流，计算电机转子磁链幅值和电磁转矩信号，对给定电磁转矩信号和电磁转矩信号以及给定的电机转子磁链幅值与电机转子磁链进行PI控制，得到给定的定子有功电流信号和无功电流信号，合成给定的三相定子电流信号，还用于对给定的三相电流信号和对应的三相定子的电流信号进行PI控制，得到PWM开关信号，驱动模块用于根据PWM开关信号驱动被控电机。本申请还公开了一种异步电机的高可靠性控制方法。本申请提升了电机控制系统的可靠性和稳定性。
【IPC分类】H02P21-14
【公开号】CN104868815
【申请号】CN201510272821
【发明人】卢子广, 李卓, 林靖宇, 胡立坤, 田向渝, 宫萍萍, 曹俊, 李捷
【申请人】广西大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月26日