[发明专利]基于转子槽谐波的异步电机速度检测和控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于转子槽谐波的异步电机速度检测和控制方法，其特征在于，包括：

步骤1，检测三相异步电机的定子线电压信号定子线电压信号含有转子槽谐波电压信号和定子基波电压信号；

步骤2，从给三相异步电机供电的三相逆变器的控制信号中提取电压正弦波信号

步骤3，构造参考信号：

式中，是由步骤2得出的正弦波信号，w₁(k)、w₂(k)是调整系数，k＝1,2,3...；

步骤4，求取偏差：

式中是步骤1得出的定子线电压信号，是步骤3得出的参考信号；

步骤5，基于最小方差准则，修正中的调整系数w₁(k)，w₂(k)，修正规律如下：

式中e(k)是经步骤4得到的偏差，和是经步骤2得到的正弦波信号，λ是迭代系数；

步骤6，重复循环步骤3到步骤5，迭代修正参考信号中的调整系数w₁(k)、w₂(k)，可以使得参考信号按照最小方差收敛于定子线电压信号即这时参考信号等于定子线电压信号中的基波电压分量，偏差即为转子槽谐波电压分量，对e(k)整形，得到脉冲信号，测量脉冲信号频率即可测量电机的转速。

2.根据权利要求1所述的一种基于转子槽谐波的异步电机速度检测和控制方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：通过检测出的三相异步电机定子线电压信号形成速度反馈信号ω_r；ω_r与速度给定信号ω_n相比较，得到速度偏差Δω＝ω_n-ω_r；将速度偏差Δω输入PI速度控制器，可以得到转差率信号ω_s；ω_s与电机速度反馈信号ω_r相加，可以得到异步电机定子电压的角频率信号ω；将角频率信号ω输入U/F函数发生器，可以得到电机定子电压的幅值信号U_s；利用角频率信号通过累积查表法生成正余弦信号，从而得到正交的定子电压信号和

3.根据权利要求2所述的一种基于转子槽谐波的异步电机速度检测和控制方法，其特征在于，所述U/F函数发生器的函数关系采用三段折线形式，确定了定子电压幅值与频率信号的关系，第1段折线确定了在低频段对电压幅值的补偿，第2段确定了在中频段电压的幅值与频率信号基本成正比，从而保证电机的磁通基本恒定，第3段限制了额定频率以上的电压幅值。

4.根据权利要求2所述的一种基于转子槽谐波的异步电机速度检测和控制方法，其特征在于，所述利用角频率信号通过累积查表法生成正余弦信号的具体方法是：先在微处理器中建立一个正弦函数表，通过对角频率信号进行累加得到而得到查表的索引值，当索引值超过正弦函数表的长度，就从索引值中减去表的长度，卷绕到表的开始位置，根据索引值可以在表中查得正余弦信号的值。

5.根据权利要求1所述的一种基于转子槽谐波的异步电机速度检测和控制方法，其特征在于，所述步骤1中的定子线电压信号是通过霍尔电压传感器进行检测的。

6.一种基于转子槽谐波的异步电机速度检测和控制系统，采用如权利要求1-5任一项所述的基于转子槽谐波的异步电机速度检测和控制方法，其特征在于，包括：采用STM32H750微处理器为内置的控制器，采用三相逆变器为主电路，实现对三相异步电机速度的闭环控制，通过检测出的三相异步电机定子线电压信号形成速度反馈信号ω_r，PI速度控制器的运算，U/F函数发生器的运算，根据角频率信号的累计查表运算均在STM32H750微处理器中完成，通过运算得到正交电压信号u_α和u_β。

7.根据权利要求6所述的一种基于转子槽谐波的异步电机速度检测和控制系统，其特征在于，STM32H750微处理器通过运算得到的正交电压信号u_α和u_β被输入到空间电压矢量脉宽调制SVPWM环节，得到6路宽度可调的脉冲信号。

8.根据权利要求6或权利要求7所述的一种基于转子槽谐波的异步电机速度检测和控制系统，其特征在于，6路宽度可调的脉冲信号经过光电耦合器与驱动电路IR2110的输入端连接，驱动电路IR2110的输出端与三相逆变器中6个开关管的控制端连接，控制三相逆变器，通过三相逆变器给三相异步电机的定子供电，驱动电机运行。