[发明专利]基于新型转子磁链观测器的异步电机速度控制装置及系统

权利要求书

1.基于新型转子磁链观测器的异步电机速度控制装置，其特征是，包括异步电机模块、转子磁链观测器、Park变换模块、逆Park变换模块、d轴电流控制器、q轴电流控制器、速度控制器、第一比较模块、第二比较模块和第三比较模块；所述异步电机模块包括转子模块、定子改进模块、互感磁链模块、转矩模块和运动模块；

所述转子模块设置有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第一输出端和第二输出端；

所述互感磁链模块设置有第一输入端、第二输入端和输出端；

所述定子改进模块设置有第一输出端、第二输出端、第三输出端、第一输入端和第二输入端；

所述转矩模块设置有输出端和输入端；

所述运动模块设置有第一输入端、第二输入端和输出端；

所述第一比较模块设置有第一输入端、第二输入端和输出端；

所述第二比较模块设置有第一输入端、第二输入端和输出端；

所述第三比较模块设置有第一输入端、第二输入端和输出端；

所述速度控制器设置有输入端和输出端；

所述q轴电流控制器设置有输入端和输出端；

所述d轴电流控制器设置有输入端和输出端

所述逆Park变换模块设置有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端；

所述Park变换模块设置有第一输出端、第二输出端、第一输入端和第二输入端；

所述转子磁链观测器包括第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端；

所述转子磁链观测器的第一输入端与所述逆Park变换模块的输出端相连接，所述转子磁链观测器的第二输入端与所述定子改进模块的第三输出端相连接，所述转子磁链观测器的第三输入端与所述运动模块的输出端相连接，所述转子磁链观测器的输出端与所述Park变换模块的输入端相连接。

2.根据权利要求1所述的基于新型转子磁链观测器的异步电机速度控制装置，其特征是，

所述转子模块的第一输出端与互感磁链模块的第一输入端相连接；

所述定子改进模块的第一输出端与转矩模块的输入端相连接，所述定子改进模块的第二输出端与互感磁链模块的第二输入端相连接，所述定子改进模块的第二输入端与逆Park变换模块的输出端相连接；

所述互感磁链模块的输出分别与转子模块的第一输入端和定子改进模块的第一输入端相连接；

所述运动模块的第一输入端与转矩模块的输出端相连接。

3.根据权利要求1所述的基于新型转子磁链观测器的异步电机速度控制装置，其特征是，

所述第一比较模块的第二输入端与运动模块的输出端相连接；

所述速度控制器的输入端与第一比较模块的输出端相连接；

所述第二比较模块的第一输入端与速度控制器的输出端相连接，所述第二比较模块的第二输入端与Park变换模块的第一输出端相连接；

所述q轴电流控制器的输入端与第二比较模块的输出端相连接；

所述逆Park变换模块的第一输入端与q轴电流控制器的输出端相连接，所述逆Park变换模块的第二输入端与d轴电流控制器的输出端相连接，所述逆Park变换模块的第三输入端与转子磁链观测器的输出端相连接；

所述d轴电流控制器的输入端与第三比较模块的输出端相连接；

所述第三比较模块的第二输入端与Park变换模块的第二输出端相连接。

4.基于新型转子磁链观测器的异步电机速度控制系统，其特征是，所述转子磁链观测器的实现方式为：

θψr(k)=tan-1(ψrβv(k)ψrαv(k))---(1)]]>

其中，θ_ψr为转子磁链角，k代表第k次采样时刻，和分别为转子磁链电压模型在α轴和β轴上的分量，其计算公式如下：

ψrαv(k)=-(Ls·Lr-Lm·LmLm)·isα(k)+LrLm·ψsαv(k)]]>

ψrβv(k)=-(Ls·Lr-Lm·LmLm)·isβ(k)+LrLm·ψsβv(k)---(2)]]>

其中，i_sα,i_sβ分别为定子绕组电流在α轴和β轴上的分量，L_s和L_r为定子和转子绕组的自感，L_m是定子与转子同轴等效绕组间的互感，和分别为定子磁链电压模型在α轴和β轴上的分量，由如下公式计算得出：

ψsαv(k)=ψsαv(k-1)+T2·[esα(k)+esα(k-1)]]]>

ψsβv(k)=ψsβv(k-1)+T2·[esβ(k)+esβ(k-1)]]]>

e_sα(k)＝u_sα(k)-R_s·i_sα(k)+u_comp,ra(k)

e_sβ(k)＝u_sβ(k)-R_s·i_sβ(k)+u_comp,rβ(k)      (3)

式中，u_sα,u_sβ分别为定子绕组电压，R_s为定子电阻，e_sα和e_sβ是定子绕组反电动势，T为采样周期，u_comp,rα和u_comp,rβ为补偿电压，计算方法如下：

ucomp,rα(k)=Kp·[ψrαi(k)-ψrαv(k)]+ucomp,rα,i(k-1)]]>

ucomp,sβ(k)=Kp·[ψrβi(k)-ψrβv(k)]+ucomp,rβ,i(k-1)---(4)]]>

ucomp,rα,i(k)=ucomp,rα,i(k-1)+KI·T·[ψrαi(k)-ψrαv(k)]]]>

ucomp,rβ,i(k)=ucomp,rβ,i(k-1)+KI·T·[ψrβi(k)-ψrβv(k)]]]>

式中，ucomp,rα,i(k)和ucomp,rβ,i(k)为补偿电压的积分分量，KP和KI分别为比例和积分系数。和为转子磁链电流模型在α轴和β轴上的分量，在其计算公式中利用了转子转速信号，即

ψrαi(k)=ψrαi(k-1)+T·(Lm·RrLr·isα(k)-RrLr·ψrαi(k-1)-ωr(k)·ψrβi(k-1))]]>

ψrβi(k)=ψrβi(k-1)+T·(Lm·RrLr·isβ(k)-RrLr·ψrβi(k-1)-ωr(k)·ψrαi(k-1))---(5)]]>

式中，R_r是转子电阻，ω_r为转子电角速度。