[发明专利]基于复矢量形式的感应电机弱磁控制器归一化设计方法

权利要求书

1.基于复矢量形式的感应电机弱磁控制器归一化设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、重新设置基于电压闭环的感应电机弱磁控制模型中的电压给定和电压反馈，根据重新设置的电压给定和电压反馈获得基于归一化弱磁控制器的电压闭环控制模型；

在基于归一化弱磁控制器的电压闭环控制模型中，定义由电压约束条件决定弱磁给定的控制器为弱磁控制器I，弱磁控制器I位于电压环I中；定义由最大转差率条件决定转矩给定的控制器为弱磁控制器II，弱磁控制器II位于电压环II中；

步骤二、在电压环I中，电压给定为电压反馈为其中为弱磁电压给定，为复矢量电流调节器输出的q轴电压指令；

在电压环II中，电压给定为电压反馈为其中为复矢量电流调节器输出的d轴电压指令；

电压环I与电压环II通过复矢量的形式结合，其中，复矢量形式的电压给定为j表示复矢量形式，复矢量形式的电压反馈为u_sd+ju_sq，u_sd为实际加在电机上的d轴定子电压分量，u_sq为实际加在电机上的q轴定子电压分量；

则复矢量形式的电压给定与电压反馈的关系为：根据复矢量形式的电压给定与电压反馈，获得基于复矢量形式的弱磁闭环模型；

步骤三、忽略步骤二的基于复矢量形式的弱磁闭环模型中的反电动势，将基于复矢量形式的弱磁闭环模型等效为单位负反馈形式，获得简化的基于复矢量形式的弱磁闭环模型及其控制对象；

步骤四、采用解耦结构对步骤三中的控制对象进行解耦，获得解耦后的控制对象；并设计简化的基于复矢量形式的弱磁闭环模型中的弱磁控制器为PI结构；

步骤五、对简化的基于复矢量形式的弱磁闭环模型中的弱磁控制器的系统响应进行校正，获得弱磁控制器的参数设计准则；

所述步骤五的具体过程为：

依据低频段校正原则对弱磁控制器的系统响应进行校正，获得弱磁控制器的参数设计准则为：

其中，为弱磁环的期望带宽，K_fp为考虑解耦结构的PI弱磁控制器比例项参数，K_fi为考虑解耦结构的PI弱磁控制器积分项参数，ω_e为电角度同步转速，σ为漏感因子，L_s为定子自感。

2.根据权利要求1所述的基于复矢量形式的感应电机弱磁控制器归一化设计方法，其特征在于，所述步骤一中重新设置基于电压闭环的感应电机弱磁控制模型中的电压给定和电压反馈，其具体为：

将基于电压闭环的感应电机弱磁控制模型的电压给定重新设置为其中：u_s,max为基于电压闭环的感应电机弱磁控制模型的原始弱磁电压给定，即系统运行所允许的最大电压值；

将基于电压闭环的感应电机弱磁控制模型的电压反馈重新设置为

则重新设置后的弱磁条件为

3.根据权利要求1或2所述的基于复矢量形式的感应电机弱磁控制器归一化设计方法，其特征在于，所述根据重新设置的电压给定和电压反馈获得基于归一化弱磁控制器的电压闭环控制模型，具体为：

给定转速ω^*与实际转速ω的差值累积会使转速调节器达到饱和，转速调节器的输出限幅在弱磁一区由最大定子电流i_s,max限制确定，并通过电流的平方运算获得；转速调节器的输出限幅在弱磁二区由最大转差率限制确定，通过弱磁二区的弱磁控制器II输出值确定；

弱磁电压给定与复矢量电流调节器输出的q轴电压指令的差值经弱磁控制器I输出励磁电流给定信号转速调节器输出转矩电流给定信号在弱磁二区时，d轴电压给定与复矢量电流调节器输出的d轴电压指令的差值经弱磁控制器II的调节确定转速调节器输出；励磁电流给定与励磁电流反馈信号i_sd的差值，以及转矩电流给定与转矩电流反馈信号i_sq的差值经复矢量电流调节器输出电压指令信号电压指令信号反馈到弱磁控制器I和II，构成电压闭环结构，同时，电压指令信号输入到电压空间矢量调制产生逆变器触发脉冲控制电机运行，反馈电流与给定电流构成电流闭环结构；反馈相电流信号和转速信号由电流传感器和编码器获得。