无速度传感器矢量控制:异步电机的MRAS辨识方法

需积分: 50 7 下载量 91 浏览量 更新于2024-08-06 收藏 388KB PDF 举报
"这篇论文主要讨论了异步电机无速度传感器矢量控制系统的构建,特别是转子磁链的观测和速度辨识方法。作者提出了改进的电压型转子磁链估算模型,通过采用可变PI型自适应律来解决积分漂移问题,以提高辨识精度和系统的动静态性能。此外,文章还提到了模型参考自适应(MRAS)技术在转速估计中的应用。" 正文: 在现代交流电动机调速系统中,转子磁链观测和无速度传感器控制是关键的技术挑战。本文“基于MRAS的异步电机无速度传感器矢量控制”深入探讨了这一领域,特别是在异步电机矢量控制中的应用。矢量控制技术旨在模拟直流电机的控制特性,通过磁场定向实现对电机性能的精确控制。 在无速度传感器的系统中,转子磁链的准确观测至关重要。文章提到,通常有两种方法用于磁链辨识:电压模型法和电流模型法。由于电流模型依赖于转子转速信息,而在无速度传感器系统中无法直接获取,因此电压模型成为了首选。然而,电压模型中的积分环节可能导致积分漂移和误差。为解决这个问题,论文提出了采用改进的电压型转子磁链估算模型,用一阶惯性环节替代纯积分环节,并通过参考磁链矢量的低通滤波信号进行误差补偿,从而提高观测精度。 转速辨识是无速度传感器矢量控制的另一个核心问题。传统速度传感器的使用虽然可以提供精确的转速信息,但会增加成本并可能导致机械可靠性下降。论文引入了模型参考自适应(MRAS)算法作为转速估计的一种有效手段。MRAS以其简单易行和实用性在交流调速系统中被广泛应用。它能自适应地调整控制器参数,以确保系统性能与理想参考模型尽可能接近,从而实现准确的转速辨识,同时具备一定的抗干扰能力。 这篇论文提供了关于异步电机无速度传感器矢量控制的最新研究成果,尤其是针对磁链观测和速度辨识的优化策略。这些方法对于提升无速度传感器交流调速系统的性能和稳定性,以及降低成本和增强系统可靠性具有重要意义。随着数字信号处理技术的进步,未来无速度传感器矢量控制将有更大的发展空间和应用前景。
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由于异步电机转子磁链的直接测量十分困 难,通常需要通过间接观测计算获得。根据所用 电机模型的不同,有两种较为典型的转子磁链观 测计算方法,即电流模型法和电压模型法[1] 。其 中,电流模型法受电机参数影响较大,一般仅用 于低速阶段;而电压模型法,因其存在积分运算 问题,一般用于中高速运行阶段[3] 。为了克服直 接电压或电流模型法存在不足以获得更好的转 子磁链定向效果,基于全阶观测器的转子磁链观 测方案是近年来广为关注的研究热点问题。文 3 DOI:10.19457/j.1001-2095.2015.08.001 电气传动 2015年 第45卷 第8期 杨淑英,等:基于全阶状态滑模观测器的异步电机转子磁链观测 献[4]通过对全阶状态磁链观测器反馈矩阵的设 计,使其在稳态情况下能够依据运行转速的不同 可分别等效为电压模型磁链观测器与电流模型 磁链观测器,并通过控制器参数的选取使其在两 种模型之间平滑切换。文献[5]依据鲁棒控制理 论和线性矩阵不等式综合求取观测器的增益矩 阵,力图在全速范围内都能保证系统的稳定性。 但文献[4-5]的算法复杂,工程调试困难,难以实 际应用。扩展卡尔曼滤波等先进控制理论近年 来也逐渐被应用于转子磁链观测器的设计之中: 如文献[6]提出了一种扩展卡尔曼观测器的形 式,这种观测器通过设置两个分别辨识定子电阻 和转子电阻的子扩展卡尔曼模型作为输入,以期 提高磁链观测的准确性,但需要3个观测器构建, 较为复杂;文献[7]则在扩展卡尔曼观测器中加 入转子电阻辨识来提高转子磁链观测的精度,但 这种观测器是一种全阶随机观测器,较全阶观测 器更为复杂,工程实现更为困难。滑模观测器具 有实现简单、鲁棒性强的优点,近年来被用于转 子磁链的观测之中[8-10] 。但滑模观测器存在其固 有的抖震问题,难以在频率变化较大的场合中 应用