[发明专利]一种基于转差自动优化的三相异步电机控制器及控制方法

说明书

本发明提供了一种基于转差自动优化的三相异步电机控制器及控制方法，属于异步电机控制技术领域。它解决了如何实现提高电机效率的同时提高稳定性的问题。本控制器，包括PID调节器二、速度积分器、正余弦坐标转换器、SVM调制器、PWM逆变器、abc/αβ变换器、ASO观测器和PID调节器一。本方法包括：(1)获得电机定子电感值L_s、定子电阻值R_s、电机转子电感值L_r、电机转子电阻R_r和电机定转子转差s，并对三相异步电机的电流、电压进行采样；(2)将采样的电流值折算到定子α、β坐标系；(3)根据公式：A＝u_sβi_sα‑u_sαi_sβ‑ω_s[L_si_s²+L_r(u_sαi_sα+u_sβi_sβ‑R_si_s²)/(R_r/s)]，使得A→0，计算ω_s；(4)将计算获得的定子电压矢量旋转角频率ω_s反馈给控制电路。通过PID调节器一控制定子电压矢量旋转角频率ω_s，使得A→0，控制电机按要求稳定运行。从而提高系统的鲁棒性和稳定性。

技术领域

本发明属于异步电机控制技术领域，涉及一种基于转差自动优化的三相异步电机控制器及控制方法。

背景技术

目前，在三相异步电机矢量控制中，通常采取三类控制策略：一类是转子磁场定位；第二类是定子磁链跟踪；第三类是转差频率控制。

转子磁场定位控制方式中，通过在转子上加装传感器或者根据电机的电阻、电感等参数进行转子角度估算，然后将定子电流折算到转子坐标系中进行解耦，经PID控制得到所需的电压并折算到定子侧。该控制方式计算量大，控制框架复杂，受电机参数影响大，特别是电机的电阻参数。定子磁链跟踪控制方式中，同样存在受电机电阻参数影响大的问题，在定子磁链跟踪控制方式中，电流容易超调，存在不稳定因素，需要增加电流检测环节来保证系统的正常可靠运行。

转差频率控制是一种相对比较简单的矢量控制方式，但是有一定局限性，需要有气隙磁场恒定的条件。如果磁场不恒定，那么电机输出转矩和转差频率之间的线性关系也将不再保持。中国专利文献公开了申请号为201410507248.7的一种基于转矩观测的异步电机矢量控制磁场定向矫正方法，包括励磁电流环、转矩电流环、转子磁场定向环节、定子磁链辨识环节、转矩观测环节、空间矢量调制环节、三相全桥逆变器、异步电机。利用dq和αβ坐标系下的转矩观测差值实现磁场定向矫正。该方法通过直接观测定子磁链，而无需观测转子磁链；因此转子侧的参数变化对磁场定向矫正系统无影响，参数鲁棒性好。但该技术中因直接观测转矩变化未对各参数进行多次循环处理使得稳定性和矫正精度有待提高。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题，提出了一种基于转差自动优化的三相异步电机控制器及控制方法。该控制器及控制方法解决了如何实现提高电机效率的同时提高稳定性的问题。

本发明通过下列技术方案来实现：一种基于转差自动优化的三相异步电机控制器，包括

PID调节器二：用于获取角频率指令ω^*与转子旋转角频率ω_r的差值err_ω并通过调节后生成对应的定子参考电压u_s；

速度积分器：用于根据定子电压矢量旋转角频率ω_s进行积分后获得相应的控制角度θ；