[发明专利]一种感应电机控制稳定工作的方法

说明书

本发明涉及感应电机领域，且公开了一种感应电机控制稳定工作的方法，包括数学模型建立—传感器矢量控制优化—控制器参数设计—电流观测器优化—系统实现，该一种感应电机控制稳定工作的方法，在系统中仅有单个健康相电流传感器的苛刻条件下，仍可以实现系统的矢量控制，使得感应电机变频调速系统的安全性、可靠性大大提高，可以简化感应电机的模型，可以将感应电机系统便等效成直流电机系统，从而可以降低控制难度，通过将电流传感器、速度传感器均设为全阶状态观测器，通过观测器可以对误差进行校正，使得动态响应效果更好，可以对于转速与电流的估计提供更大的误差限度，从而可以避免传统方法在动态时响应较慢电机容易失去控制的现象发生。

技术领域

本发明涉及感应电机领域，具体为一种感应电机控制稳定工作的方法。

背景技术

感应电动机又称异步电动机，是将转子置于旋转磁场中，在旋转磁场的作用下，获得一个转动力矩，因而转子转动的装置，通过定子产生的旋转磁场与转子绕组的相对运动，转子绕组切割磁感线产生感应电动势，从而使转子绕组中产生感应电流，感应电机因其成本低、易维护、坚固可靠等优势被广泛应用于工业传动领域；

专利号为CN 104124907 B的一项发明专利，公布了一种电流传感器故障处理方法及电机控制器，具体的，涉及汽车技术领域，提高了汽车行驶的可靠性，保障了行车安全。具体方案为：电机控制器通过检测单元分别采集每个电流传感器的电压幅值，并根据采集到的每个电流传感器的电压幅值确定未发生故障的电流传感器的个数；当未发生故障的电流传感器的个数满足预定条件时，电机控制器根据预设的车速上限值确定电机转速，并获取控制电机所需的扭矩，然后根据电机转速、扭矩以及预先配置的标定数据映射关系，采用电流开环空间矢量控制方式对电机进行控制。本发明用于电流传感器发生故障后汽车的处理过程中；

矢量控制方法的成熟使得感应电机的控制难度大大降低，从而很大程度上提高了感应电机变频调速系统的性能，矢量控制需要通过电流传感器与速度传感器获取系统的电流与转速信息，进而闭环控制，但由于传感器在恶劣的环境下容易发生故障，降低了系统的可靠性；

当电流传感器无法正常工作，且在系统中仅有单个健康相电流传感器的苛刻条件下，无法实现系统的矢量控制，使得感应电机变频调速系统的安全性、可靠性大大降低，此外，无法降低系统控制难度，无法避免传统方法在动态时响应较慢电机容易失去控制的现象发生。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供如下技术方案：一种感应电机控制稳定工作的方法，包括以下步骤：

步骤S1，通过建立数学模型，可以降低控制难度，使得变频调速系统的控制性能得到提高；

步骤S2，通过对误差校正的方式优化控制矢量，可以对于转速与电流的估计提供更大的误差限度，避免传统方法在动态时响应较慢电机容易失去控制的现象发生；

步骤S3，通过设置电流环、速度环控制参数，并对系统传递函数进行降阶处理，可以使得系统响应更快；

步骤S4，通过构建的全阶状态观测器，当电流传感器出现故障时，仍然可以为系统提供所需的电流与转速信息；

步骤S5，搭建实验平台，验证感应电动机中电流传感器出现故障时，系统的工作性能。

优选的，所述步骤S1中，电机数学模型一般是由电机的电压方程和磁链方程组成，首先通过定义定转子相电压的瞬时值u，定转子相电流的瞬时值i，各相绕组的全磁链Ψ，定转子绕组电阻R，构成感应电动机六维电压、磁链方程组，然后通过Clark变换将方程从六维降到四维，从而可以简化感应电机的模型，但三相电流经过Clark变化之后仍然是一个时变的交流电流，控制难度高，最后通过Park变换将电流电压等矢量分解成两个直流量，从而可以将感应电机系统便等效成直流电机系统，从而可以降低控制难度。