本發(fā)明涉及感應(yīng)電機(jī)的控制，具體為感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

圖1所示，為感應(yīng)電機(jī)傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)差頻率控制方法?？刂葡到y(tǒng)所需的轉(zhuǎn)速信號(hào)分別由編碼器得到，ω*為給定轉(zhuǎn)速，ωr為反饋回來的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，ω*與ωr之差作為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器asr的輸入，經(jīng)過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器asr的pi調(diào)節(jié)控制后輸出為轉(zhuǎn)差頻率ωs*。將ωs*與ωr之和作為定子頻率ω1，一方面定子頻率ω1送入脈寬調(diào)制模塊(空間矢量脈寬調(diào)制模塊svpwm，或者正弦脈寬調(diào)制模塊spwm)通過旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算得到轉(zhuǎn)子位置角θ，另一方面定子頻率ω1經(jīng)過vf曲線模塊得到調(diào)制比m。最后通過脈寬調(diào)制模塊pwm輸出六路pwm信號(hào)供給逆變器工作，逆變器輸出將直流母線電壓udc以pwm波的形式將電壓施加到感應(yīng)電機(jī)上。

感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)歸根到底為對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，恒磁通控制方式下的轉(zhuǎn)矩公式可寫為：

其中，lr、rr為轉(zhuǎn)子電阻和轉(zhuǎn)子電感，np為感應(yīng)電機(jī)極對(duì)數(shù)，ω1為磁場同步旋轉(zhuǎn)角速度ω1＝2πf1，f1為同步頻率，s為轉(zhuǎn)差率。

進(jìn)一步，將e1＝4.44f1﹒ns﹒kns﹒ψm代入上式可得：

其中，ns為電機(jī)相繞組匝數(shù)，kns為電機(jī)繞組常數(shù)，ψm為電機(jī)主磁通。

進(jìn)一步，令ωs＝sω1，c＝1.5np(ns﹒kns﹒ψm)²，現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩表達(dá)式進(jìn)行求導(dǎo)，令其結(jié)果等于零，即：

進(jìn)一步，求解可以得到最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差頻率ωsmax，即：

當(dāng)ωs滿足此條件時(shí)，電機(jī)具有最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)ωs<ωsmax時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩te與轉(zhuǎn)差頻率ωs成正比關(guān)系；當(dāng)ωs>ωsmax時(shí)，為了保證啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不超過感應(yīng)電機(jī)設(shè)計(jì)最大值，轉(zhuǎn)差頻率ωs被限幅為ωsmax。

圖1所示的感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)差頻率控制方法存在低速啟動(dòng)時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩不足的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決現(xiàn)有的感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)差頻率控制方法低速啟動(dòng)時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩不足的問題，提供一種感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率控制方法及裝置。該控制方法及裝置可實(shí)現(xiàn)感應(yīng)電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率控制方法，包括給定一個(gè)給定轉(zhuǎn)速ω*，采集反饋回來的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ωr，給定轉(zhuǎn)速ω*與反饋回來的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ωr之差作為轉(zhuǎn)速控制器的輸入，經(jīng)過轉(zhuǎn)速控制器的調(diào)節(jié)控制后輸出轉(zhuǎn)差頻率ωs*；將轉(zhuǎn)差頻率ωs*與反饋回來的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ωr之和作為定子頻率ω1，一方面定子頻率ω1送入脈寬調(diào)制模塊pwm，另一方面定子頻率ω1經(jīng)過vf曲線模塊得到調(diào)制比m(并送入脈寬調(diào)制模塊pwm)；最后通過脈寬調(diào)制模塊pwm輸出六路pwm信號(hào)供給逆變器工作；所述的轉(zhuǎn)速控制器采用免疫控制器。

免疫控制器至少在以下兩篇文獻(xiàn)中有詳細(xì)的介紹：1、《免疫pid控制器在汽溫控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究》，中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，第22卷第10期，2002年10月，談?dòng)⒆说取?、《免疫內(nèi)?？刂萍捌湓谶^熱汽溫系統(tǒng)的應(yīng)用》，電力自動(dòng)化設(shè)備，第30卷第9期，2010年9月，袁桂麗等。

公知，免疫控制器的輸入輸出滿足：u(k)＝kpe(k)；其中，e(k)代表第k個(gè)采樣時(shí)刻的輸入，u(k)代表第k個(gè)采樣時(shí)刻的輸出，kp為調(diào)節(jié)系數(shù)；kp＝k[1-μg(δu(k))]，k＝k1為增益，μ為控制穩(wěn)定效果參數(shù)，g(·)為一選定的非線性函數(shù)，?。篻(δu)＝1-exp(-δu²/b)，采集免疫控制器輸出端的轉(zhuǎn)差頻率值，用前一采樣時(shí)刻的輸出值減去本采樣時(shí)刻的輸出值，得到的差值作為g(δu)的輸入；至少上述兩篇文獻(xiàn)已清楚介紹了如何確定kp。針對(duì)本發(fā)明所述的控制方法或裝置，免疫控制器的輸入輸出滿足：

其中，ωs^*為免疫控制器輸出值，ω^*為給定轉(zhuǎn)速值，ωr為反饋轉(zhuǎn)速值，kp是由免疫算法得到的一個(gè)調(diào)節(jié)系數(shù)?？梢酝ㄟ^控制kp來實(shí)現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)。根據(jù)實(shí)際需要，通過選定kp中的兩個(gè)參數(shù)，即增益k1，控制穩(wěn)定效果參數(shù)μ即可確定啟動(dòng)時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩值。通過常規(guī)的試驗(yàn)手段，本領(lǐng)域技術(shù)人員也容易確定增益k1、控制穩(wěn)定效果參數(shù)μ與最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率控制裝置，包括轉(zhuǎn)速控制器、vf曲線模塊、脈寬調(diào)制模塊pwm、逆變器；所述的轉(zhuǎn)速控制器為免疫控制器。

本發(fā)明為解決感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)差頻率控制方法低速啟動(dòng)時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩不足的問題，首次將免疫控制器用于感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)差控制領(lǐng)域，這是電機(jī)轉(zhuǎn)差控制領(lǐng)域的技術(shù)人員不容易想到的。利用免疫算法通過控制調(diào)節(jié)系數(shù)kp保證了系統(tǒng)以最大轉(zhuǎn)差頻率啟動(dòng)，從而保證了電機(jī)以最大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性高；控制方法參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)方便，不需要大量的計(jì)算就能完成。有效解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的低速啟動(dòng)時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩不足的問題。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)的感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)差頻率控制方法的控制框圖；

圖2為本發(fā)明所述的感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)差頻率控制方法的控制框圖。

具體實(shí)施方式

感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率控制方法，包括給定一個(gè)給定轉(zhuǎn)速ω*，采集反饋回來的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ωr，給定轉(zhuǎn)速ω*與反饋回來的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ωr之差作為轉(zhuǎn)速控制器的輸入，經(jīng)過轉(zhuǎn)速控制器的調(diào)節(jié)控制后輸出轉(zhuǎn)差頻率ωs*；將轉(zhuǎn)差頻率ωs*與反饋回來的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ωr之和作為定子頻率ω1，一方面定子頻率ω1送入脈寬調(diào)制模塊pwm，另一方面定子頻率ω1經(jīng)過vf曲線模塊得到調(diào)制比m；最后通過脈寬調(diào)制模塊pwm輸出六路pwm信號(hào)供給逆變器工作；所述的轉(zhuǎn)速控制器采用免疫控制器。

感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率控制裝置，包括轉(zhuǎn)速控制器、vf曲線模塊、脈寬調(diào)制模塊pwm、逆變器；所述的轉(zhuǎn)速控制器為免疫控制器。所述的脈寬調(diào)制模塊pwm為空間矢量脈寬調(diào)制模塊svpwm。