[发明专利]一种感应电机转子磁链的观测方法

说明书

一种感应电机转子磁链的观测方法，涉及电机控制技术领域。本发明是为了解决现有对磁链观测器进行离散化时，离散化误差大，导致磁链观测精度低的问题。本发明所述的一种感应电机转子磁链的观测方法，采集感应电机定子电流，建立转子磁链观测器，利用改进欧拉法对转子磁链观测器进行离散化并获得观测值，所述观测值用于对感应电机进行控制，所述改进欧拉法为前向欧拉法与梯形离散法的结合离散化方法。本发明适用于感应电机控制中的转子磁链观测部分，以提高磁链观测精度。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域。

背景技术

感应电机因其结构简单，强耐用性，高可靠性及低成本等优点被广泛应用于变频调速系统。磁链是导电线圈或电流回路所链环的磁通量。由于感应电机高精度的控制过程离不开对磁链的控制，所以获取高精确度的磁链信息在感应电机控制中是至关重要的一环。

在实际的感应电机数字化驱动系统中，感应电机αβ坐标系下转子磁链观测电流模型(连续域)如下：

式中，和分别表示转子α轴和β轴磁链的观测值，ω_r表示电机转速，i_sα和i_sβ分别表示定子α轴和β轴电流，λ和L_m分别为电机参数。

由于感应电机控制信号是离散的，因而要对磁链观测器进行离散化来近似拟合其连续域的观测电流模型。

具体的：将式(1)所示的转子磁链观测电流模型写成如下形式：

其中，B＝λL_m，ω_r为转子角速度，L_m为互感，R_r为转子电阻，L_r为转子电感。

定义T_s为离散步长，并令t＝(k+1)T_s，根据非齐次矩阵方程定理可将式(2)离散化为：

式中，与分别为方程的状态转移矩阵和输入矩阵。

对式(3)进行求解可得：

同样可以得到：

将式(5)两边同乘再将其与式(4)做差可以得到：

若假设输入信号在迭代周期内不变，可将式(6)等效为：

转子磁链电流模型的精确离散模型在整个转速范围内是稳定的，但是根据式(7)可知，离散时需要对矩阵指数函数实时运算，计算量巨大，无法应用在实际的数字控制系统中。

为了在实际的数字控制系统中对磁链观测器进行离散化，现有技术中常采用基于前向欧拉法的离散转子磁链电流模型、基于后向欧拉法的离散转子磁链电流模型和基于双线性法的离散转子磁链电流模型。

1、基于前向欧拉法的离散转子磁链电流模型(最常采用)。

前向欧拉法结构简单，易于编程实现，是应用最为广泛的离散化方法。首先，假设有一阶常微分方程为：

dx/dt＝f(x,y) (1-1)

式中，f(x,y)是关于x和y的函数，a和b是实数且a≤x≤b。根据前向欧拉法，可以将式(1-1)离散化为：

x(k+1)≈x(k)+T_sf[x(k),y(k)] (1-2)