【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電氣傳動(dòng)控制，具體涉及一種交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制的方法。
技術(shù)介紹
1、交流電機(jī)具有效率高和節(jié)能等特點(diǎn)，在冶金薄板、有色銅箔、造紙紙張、化纖拉絲等多機(jī)協(xié)同工業(yè)過程控制領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，為滿足高性能生產(chǎn)工藝要求，通常采用帶編碼器的閉環(huán)矢量控制模式實(shí)現(xiàn)高精度驅(qū)動(dòng)控制性能，同時(shí)多機(jī)協(xié)同作業(yè)時(shí)張力控制需要用到驅(qū)動(dòng)裝置估算的轉(zhuǎn)矩，并且整個(gè)系統(tǒng)處于頻繁加減速。傳統(tǒng)方法進(jìn)行轉(zhuǎn)矩估算時(shí)，通過基于穩(wěn)態(tài)特性模型估算得到，這樣導(dǎo)致加減速或負(fù)載突變等動(dòng)態(tài)過程中轉(zhuǎn)矩估算不準(zhǔn)，進(jìn)而出現(xiàn)張力不穩(wěn)甚至發(fā)生斷帶停機(jī)故障中斷運(yùn)行，造成生產(chǎn)事故或產(chǎn)品質(zhì)量缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、鑒于上述問題，提出了本專利技術(shù)以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制的方法。
2、為了解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)實(shí)施例公開了如下技術(shù)方案：
3、第一方面，本專利技術(shù)實(shí)施例公開了一種交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制的方法，包括：
4、s100.采用等效勵(lì)磁電流計(jì)算方法，在交流電機(jī)矢量控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行過程中，通過勵(lì)磁電流im、轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)tr、微分算子p得到等效勵(lì)磁電流imr；
5、s200.采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向角度精確計(jì)算方法，通過等效勵(lì)磁電流imr、轉(zhuǎn)矩電流it、轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)tr、編碼器脈沖信號(hào)測(cè)得速度ωr，計(jì)算得到轉(zhuǎn)差頻率ωf，基于所述轉(zhuǎn)差頻率ωf計(jì)算得到轉(zhuǎn)子磁鏈精確定向角度θe；
6、s300.采用轉(zhuǎn)子磁鏈定
7、s400.將等效勵(lì)磁電流imr、轉(zhuǎn)子磁鏈精確定向角度θe、轉(zhuǎn)矩前饋量tes引入交流電機(jī)動(dòng)態(tài)矢量控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制。
8、進(jìn)一步地，s100中，通過勵(lì)磁電流im、轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)tr、微分算子p得到等效勵(lì)磁電流imr，具體方法包括：在二相旋轉(zhuǎn)mt軸坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量中，交流電機(jī)動(dòng)態(tài)運(yùn)行過程中，具體計(jì)算公式為：
9、
10、其中，im為勵(lì)磁電流，tr為轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)，p為微分算子。
11、進(jìn)一步地，s200中，通過等效勵(lì)磁電流imr、轉(zhuǎn)矩電流it、轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)tr，計(jì)算得到轉(zhuǎn)差頻率ωf，具體計(jì)算公式為：
12、
13、其中，it為轉(zhuǎn)矩電流，tr為轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)，imr為等效勵(lì)磁電流。
14、進(jìn)一步地，基于所述轉(zhuǎn)差頻率ωf計(jì)算得到轉(zhuǎn)子磁鏈精確定向角度θe，具體方法包括：基于編碼器脈沖信號(hào)進(jìn)行速度檢測(cè)，得到交流電機(jī)機(jī)械角速度ωr，根據(jù)所述機(jī)械角速度ωr和轉(zhuǎn)差頻率ωf，得到同步速度ωe，對(duì)所述同步速度ωe進(jìn)行積分得到轉(zhuǎn)子磁鏈精確定向角度θe。
15、進(jìn)一步地，基于編碼器脈沖信號(hào)進(jìn)行速度檢測(cè)，得到交流電機(jī)機(jī)械角速度ωr，具體方法包括：基于編碼器脈沖信號(hào)進(jìn)行速度檢測(cè)，獲取高頻計(jì)數(shù)脈沖頻率fs，編碼器信號(hào)脈沖計(jì)數(shù)值mencoder，編碼器信號(hào)單圈脈沖數(shù)值cline，高頻脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)值ms，電機(jī)極對(duì)數(shù)np，通過m/t法測(cè)速得到交流電機(jī)機(jī)械角速度ωr＝np·fs·mencoder(9.55·cline·ms)。
16、進(jìn)一步地，根據(jù)所述機(jī)械角速度ωr和轉(zhuǎn)差頻率ωf，得到同步速度ωe，對(duì)所述同步速度ωe進(jìn)行積分得到轉(zhuǎn)子磁鏈精確定向角度θe，具體方法包括：
17、獲取同步速度ωe＝ωr+ωf，則轉(zhuǎn)子磁鏈定向精確角度θe計(jì)算公式為：
18、
19、其中，ωr為機(jī)械角速度，ωf為轉(zhuǎn)差頻率。
20、進(jìn)一步地，s300中，所述交流電機(jī)瞬時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩te在二相旋轉(zhuǎn)mt軸坐標(biāo)系為轉(zhuǎn)子磁鏈ψr和定子電流轉(zhuǎn)矩分量it的乘積，其計(jì)算公式為：
21、
22、其中，交流電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制在二相旋轉(zhuǎn)mt軸坐標(biāo)系下，定義ψm為轉(zhuǎn)子磁鏈在m軸上的分量，ψt為轉(zhuǎn)子磁鏈在t軸上的分量，ψr為轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶康姆担琹m為等效勵(lì)磁電感，lr為轉(zhuǎn)子電感，im為定子電流m軸分量，it為定子電流t軸分量，np轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)。
23、進(jìn)一步地，基于觀測(cè)轉(zhuǎn)矩te形成濾濾環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)矩控制前饋環(huán)節(jié)，得到轉(zhuǎn)矩前饋量tes，所述轉(zhuǎn)矩前饋量tes計(jì)算公式為其中，te為觀測(cè)轉(zhuǎn)矩。
24、進(jìn)一步地，s400中，將等效勵(lì)磁電流imr、轉(zhuǎn)子磁鏈精確定向角度θe、轉(zhuǎn)矩前饋量tes引入交流電機(jī)動(dòng)態(tài)矢量控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制，具體方法包括：將等效勵(lì)磁電流imr引入交流電機(jī)矢量控制系統(tǒng)勵(lì)磁電流給定環(huán)節(jié)，形成等效勵(lì)磁電流閉環(huán)控制環(huán)路；轉(zhuǎn)子磁鏈精確定向角度θe用于矢量控制中二相靜止αβ軸坐標(biāo)系向二相旋轉(zhuǎn)m?t軸坐標(biāo)系變換；轉(zhuǎn)矩前饋量tes引入交流電機(jī)矢量控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制環(huán)路，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)過程中瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩精確估算及提升轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)快速響應(yīng)能力。
25、第二方面，本專利技術(shù)實(shí)施例公開了一種電子設(shè)備，包括：
26、一個(gè)或多個(gè)處理器；
27、存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序；
28、當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行，使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)所述動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制的方法。
29、本專利技術(shù)實(shí)施例提供的上述技術(shù)方案的有益效果至少包括：
30、本專利技術(shù)公開的一種交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制的方法，其特征在于，包括：采用等效勵(lì)磁電流計(jì)算方法，通過勵(lì)磁電流、轉(zhuǎn)子時(shí)間常tr、微分算子得到等效勵(lì)磁電流；采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向角度精確計(jì)算方法，通過等效勵(lì)磁電流、轉(zhuǎn)矩電流、編碼器脈沖信號(hào)測(cè)得速度，計(jì)算得到轉(zhuǎn)差頻率，基于所述轉(zhuǎn)差頻率計(jì)算得到轉(zhuǎn)子磁鏈精確定向角度；采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向高精度轉(zhuǎn)矩計(jì)算方法，構(gòu)建負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器得到觀測(cè)轉(zhuǎn)矩，基于觀測(cè)轉(zhuǎn)矩形成濾濾環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)矩控制前饋環(huán)節(jié)，得到轉(zhuǎn)矩前饋量；將等效勵(lì)磁電流、轉(zhuǎn)子磁鏈精確定向角度、轉(zhuǎn)矩前饋量引入交流電機(jī)動(dòng)態(tài)矢量控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制。
31、本專利技術(shù)在交流電機(jī)高性能轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)加減速或負(fù)載突變等動(dòng)態(tài)運(yùn)行過程中，可以精準(zhǔn)預(yù)測(cè)當(dāng)前交流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩值，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行過程中高精度張力控制。
32、本專利技術(shù)在交流電機(jī)高速弱磁運(yùn)行階段，由于勵(lì)磁電流大幅度變化導(dǎo)致磁鏈變化強(qiáng)烈情況下，可保證轉(zhuǎn)矩控制穩(wěn)定，避免出現(xiàn)電機(jī)速度大幅抖動(dòng)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全范圍穩(wěn)定運(yùn)行。
33、本專利技術(shù)通過寬調(diào)速范圍高精度轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的閉環(huán)控制，以及實(shí)現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)和加速轉(zhuǎn)矩辨識(shí)，提升控制系統(tǒng)響應(yīng)速度。
34、下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本專利技術(shù)的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
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1.一種交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制的方法，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的一種交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制的方法，其特征在于，S100中，通過勵(lì)磁電流iM、轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)Tr、微分算子p得到等效勵(lì)磁電流imr，具體方法包括：在二相旋轉(zhuǎn)MT軸坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量中，交流電機(jī)動(dòng)態(tài)運(yùn)行過程中，具體計(jì)算公式為：
3.如權(quán)利要求1所述的一種交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制的方法，其特征在于，S200中，通過等效勵(lì)磁電流imr、轉(zhuǎn)矩電流iT、轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)Tr，計(jì)算得到轉(zhuǎn)差頻率ωf，具體計(jì)算公式為：
4.如權(quán)利要求1所述的一種交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制的方法，其特征在于，基于所述轉(zhuǎn)差頻率ωf計(jì)算得到轉(zhuǎn)子磁鏈精確定向角度θe，具體方法包括：基于編碼器脈沖信號(hào)進(jìn)行速度檢測(cè)，得到交流電機(jī)機(jī)械角速度ωr，根據(jù)所述機(jī)械角速度ωr和轉(zhuǎn)差頻率ωf，得到同步速度ωe，對(duì)所述同步速度ωe進(jìn)行積分得到轉(zhuǎn)子磁鏈精確定向角度θe。
5.如權(quán)利要求4所述的一種交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制的方法，其特征在于，基于編碼器脈沖信號(hào)進(jìn)行速
6.如權(quán)利要求4所述的一種交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制的方法，其特征在于，根據(jù)所述機(jī)械角速度ωr和轉(zhuǎn)差頻率ωf，得到同步速度ωe，對(duì)所述同步速度ωe進(jìn)行積分得到轉(zhuǎn)子磁鏈精確定向角度θe，具體方法包括：
7.如權(quán)利要求1所述的一種交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制的方法，其特征在于，S300中，所述交流電機(jī)瞬時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩Te在二相旋轉(zhuǎn)MT軸坐標(biāo)系為轉(zhuǎn)子磁鏈ψr和定子電流轉(zhuǎn)矩分量iT的乘積，其計(jì)算公式為：
8.如權(quán)利要求1所述的一種交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制的方法，其特征在于，基于觀測(cè)轉(zhuǎn)矩Te形成濾濾環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)矩控制前饋環(huán)節(jié)，得到轉(zhuǎn)矩前饋量Tes，所述轉(zhuǎn)矩前饋量Tes計(jì)算公式為其中，Te為觀測(cè)轉(zhuǎn)矩。
9.如權(quán)利要求1所述的一種交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制的方法，其特征在于，S400中，將等效勵(lì)磁電流imr、轉(zhuǎn)子磁鏈精確定向角度θe、轉(zhuǎn)矩前饋量Tes引入交流電機(jī)動(dòng)態(tài)矢量控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制，具體方法包括：將等效勵(lì)磁電流imr引入交流電機(jī)矢量控制系統(tǒng)勵(lì)磁電流給定環(huán)節(jié)，形成等效勵(lì)磁電流閉環(huán)控制環(huán)路；轉(zhuǎn)子磁鏈精確定向角度θe用于矢量控制中二相靜止αβ軸坐標(biāo)系向二相旋轉(zhuǎn)MT軸坐標(biāo)系變換；轉(zhuǎn)矩前饋量Tes引入交流電機(jī)矢量控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制環(huán)路，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)過程中瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩精確估算及提升轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)快速響應(yīng)能力。
10.一種電子設(shè)備，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制的方法，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的一種交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制的方法，其特征在于，s100中，通過勵(lì)磁電流im、轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)tr、微分算子p得到等效勵(lì)磁電流imr，具體方法包括：在二相旋轉(zhuǎn)mt軸坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量中，交流電機(jī)動(dòng)態(tài)運(yùn)行過程中，具體計(jì)算公式為：
3.如權(quán)利要求1所述的一種交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制的方法，其特征在于，s200中，通過等效勵(lì)磁電流imr、轉(zhuǎn)矩電流it、轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)tr，計(jì)算得到轉(zhuǎn)差頻率ωf，具體計(jì)算公式為：
4.如權(quán)利要求1所述的一種交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制的方法，其特征在于，基于所述轉(zhuǎn)差頻率ωf計(jì)算得到轉(zhuǎn)子磁鏈精確定向角度θe，具體方法包括：基于編碼器脈沖信號(hào)進(jìn)行速度檢測(cè)，得到交流電機(jī)機(jī)械角速度ωr，根據(jù)所述機(jī)械角速度ωr和轉(zhuǎn)差頻率ωf，得到同步速度ωe，對(duì)所述同步速度ωe進(jìn)行積分得到轉(zhuǎn)子磁鏈精確定向角度θe。
5.如權(quán)利要求4所述的一種交流電機(jī)高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制的方法，其特征在于，基于編碼器脈沖信號(hào)進(jìn)行速度檢測(cè)，得到交流電機(jī)機(jī)械角速度ωr，具體方法包括：基于編碼器脈沖信號(hào)進(jìn)行速度檢測(cè)，獲取高頻計(jì)數(shù)脈沖頻率fs，編碼器信號(hào)脈沖計(jì)數(shù)值mencoder，編碼器信號(hào)單圈脈沖數(shù)值cline，高頻脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)值ms，電機(jī)極對(duì)數(shù)np，通過m/t法測(cè)速得到交流電機(jī)機(jī)械角速度ωr＝np·fs·mencod...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王傲能，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中冶南方武漢自動(dòng)化有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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