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专利号: 2022104109900
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种转子电阻在线辨识的感应电机无速度传感器控制方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1,根据感应电机数学模型设计观测器;

步骤2,设计转子电阻在线辨识方法;

步骤3,搭建感应电机无速度传感器矢量控制系统模型;

步骤4,调节观测器参数和控制器参数使控制系统性能指标满足实际需求。

2.根据权利要求1所述的一种转子电阻在线辨识的感应电机无速度传感器控制方法,其特征在于:步骤1的具体过程在于:步骤1.1,给出两相静止坐标系下感应电机动态数学模型,并根据数学模型求得状态方程;

两相静止坐标系下感应电机动态数学模型如下:电压方程:

磁链方程:

式中,usα,usβ,urα,urβ‑αβ系下定子和转子在对应轴上电压分量,V;

isα,isβ,irα,irβ‑αβ系下定子和转子在对应轴上电流分量,A;

ψsα,ψsβ,ψrα,ψrβ‑αβ系下定子和转子在对应轴上磁链分量,Wb;

ωr‑转子电角速度,rad/s;Rs‑定子电阻,Ω;Rr‑转子电阻,Ω;

Ls‑定子电感,H;Lr‑转子电感,H;Lm‑电机互感,H;

由上述数学模型得状态方程为:

式中,

T

x=[isα isβ ψrα ψrβ],T T

u=[usα usβ 0 0],y=[isα isβ],步骤1.2,根据上述状态方程,构造自适应全阶观测器:式中,

式(4)中, 为转子电阻估计值, 为转速估计值, 和 为定子电流估计值在两相静止坐标系下各坐标轴的分量, 和 为转子磁链估计值在在两相静止坐标系下各坐标轴的分量。

3.根据权利要求1所述的一种转子电阻在线辨识的感应电机无速度传感器控制方法,其特征在于:步骤2的具体过程包括:步骤2.1,根据上述观测器模型,求得观测器观测误差模型:式(5)中,ΔRr为转子电阻辨识误差,且 为定子电流估计误差在两相静止坐标系下各坐标轴的分量;

步骤2.2,由于系统输出为定子电流,保证输出收敛,即能够保证系统收敛,采用系统输出误差项构造Lyapunov函数:步骤2.3,对上式求导得:

由于 因此忽略 和 为保证 只需保

证式(8)成立即可:

步骤2.4,根据Lyapunov稳定性定理设计转子电阻自适应律为:为保证系统收敛速度,采用PI控制器代替增益和积分环节,由上式得转子在线辨识方法为:式(10)中,kp为PI控制器的比例系数,ki为PI控制器的积分系数,s为微分算子;

步骤2.5,将上述新型转子电阻在线辨识方法引入全阶自适应观测器。

4.根据权利要求1所述的一种转子电阻在线辨识的感应电机无速度传感器控制方法,其特征在于:步骤3的具体过程包括:步骤3.1,采样定子电压uA,uB,uC和定子电流iA,iB,iC,并通过Clark变换,将定子电压和定子电流变换至两相静止坐标系下,变换矩阵为C3/2:步骤3.2,由两相静止坐标系下的定子电压usα,usβ和定子电流isα,isβ通过自适应全阶观测器计算得转子磁链 和转速 并于给定转子磁链 和转速 形成闭环,经PI调节器得旋转坐标系下定子电流给定值步骤3.3,将两相静止坐标系下的定子电流isα,isβ经过Park变换,变换至旋转坐标系下,并与定子电流给定值 形成闭环,经PI调节器得两相静止坐标系下定子电压给定值变换矩阵为C2s/2r:式(12)中, 为静止坐标系与旋转坐标系的夹角;

步骤3.4,将旋转坐标系下的定子电压给定值 经过Park逆变换,变换至两相静止坐标系下,并将两相静止坐标系下的定子电压 通过SVPWM调制,输出控制信号控制逆变器功率器件的开通与关断,从而控制感应电机定子侧输入。

5.根据权利要求1所述的一种转子电阻在线辨识的感应电机无速度传感器控制方法,其特征在于:步骤4的具体过程为:根据上述分析过程以及理论推导过程中所需求的观测器参数与控制器参数的选取原则,对参数进行调节直至满足所需求的控制系统性能指标。