基于磁链补偿及偏差解耦的异步电机直流预励磁启动方法

摘要

本发明属于异步电机领域，公开了一种基于磁链补及偿偏差解耦的异步电机直流预励磁启动方法。为实现电机启动时减小启动电流，抑制尖峰电流的产生且能够产生较快的转矩响应速度的目的，采用本发明的方法通过预励磁控制设置励磁电流与转矩电流，并加以限幅环节，使电机在启动前提前建立励磁磁场，整个动态过程利用磁链误差补偿来保持磁链的稳定，偏差解耦可以实现整个控制系统的良好解耦效果，本方法在减小电机启动电流，提高转矩响应速度上获得了更好的效果。

主权项

基于磁链补偿及偏差解耦的异步电机直流预励磁启动方法，其特征在于：该方法通过设置采样模块、磁链补偿模块、偏差解耦模块、预磁励模块、逆变器模块及数字信号处理模块实现，包括以下步骤：步骤一：采样模块采集异步电机的转子角速度ω，将其与给定的转子角速度ω^*输入采样模块的转速调节器，转速调节器输出转差ω_s；采集异步电机的三相电流值i_A、i_B及i_C，使其经数字信号处理模块通过3s/2r变换得到转矩电流值i_sq及励磁电流值i_sd的模拟信号，最后将转矩电流值i_sq及励磁电流值i_sd的模拟信号输入采样模块的A/D转换器，A/D转换器输出异步电机定子磁链ψ_s的数字信号；步骤二：利用磁链误差补偿模块将步骤一中采集到的异步电机定子磁链ψ_s的数字信号的波动进行补偿，其转矩电流期望值i_sq^*通过公式i_sq^* =k_aω_s‑k_bψ_s^*/ψ_s计算得到，其中k_a、k_b为比例系数，ψ_s^*为异步电机定子磁链期望值；励磁电流期望值i_sd^*通过公式i_sd^*=ψ_r^*/L_m计算得到，其中ψ_r^*为转子磁链期望值，L_m为异步电机互感值；步骤三：将步骤二所得的转矩电流期望值i_sq^*与励磁电流期望值i_sd^*输入数字信号处理模块，从异步电机给定电流期望值和反馈电流的偏差处引入异步电机的外部解耦支路K₁及K₂来抵消异步电机交叉耦合电压的耦合作用，按照完全解耦的条件即d轴电流只受其d轴给定期望电流值i_sd^*的控制，故可以得出K₁、K₂的表达式，，，其中ω₁为转子同步角速度，σ为异步电机漏感系数且σ=1‑（L_m²/L_rL_s），L_s为异步电机定子漏感，R_s为异步电机定子电阻，p为微分算子，P_I为解耦模块的电流控制器的传递函数且P_I=k_p+k_i/p，其中k_p和ki分别为电流控制器的p和i参数，再由整个偏差解耦的原理图得到偏差解耦电压Δu_sd及Δu_sq，最终得到解耦后的转矩电流期望值i_sq^’及励磁电流期望值i_sd^’；步骤四：将步骤一中采集的转子角速度ω与转差ω_s求和后的积分及步骤三得到的转矩电流期望值i_sq^’及励磁电流期望值i_sd^’输入预励磁模块中的矢量运算控制器，将矢量运算控制器输出的异步电机三相电流期望值i_A^*、i_B^*及i_C^*通入预励磁模块中的滞环比较控制器，得到控制脉冲；步骤五：将步骤四中得到的脉冲来控制逆变器模块中IGBT开关的通断来驱动异步电机的启动。