感应电机无速度传感器矢量控制系统的定子电阻在线辨识0张家界

感应电机无速度传感器矢量控制系统的定子电阻在线辨识

感应电机无速度传感器矢量控制系统的定子电阻在线辨识 2011年12月09日 来源： 陈 硕1，辻峰男2，山田 英二2（1.福州大学机械系，福建 福州 350002；2.长崎大学电气电子工学科，长崎 日本 852-8521）1 引言 随着微电子技术和电力电子技术的高速发展，交流调速已广泛应用于可变速驱动系统，并且有取代直流调速的趋势。矢量控制调速技术在速度控制和转矩控制等性能方面可与直流调速相媲美，但由于需要安装速度传感器，其应用受到成本、可靠性、工作环境等使用条件方面的限制。无速度传感器矢量控制调速技术是介于传统的变压变频调速技术和矢量控制调速技术之间，吸收了两者的优点，是目前交流调速技术中最热门的研究课题之一，各国研究者提出了众多不同的方案 [1~3]。其中，许多方案是利用电压模型推算转子磁通和电机转速或转差频率，必然会遇到积分运算和由电机参数变化引起的控制性能下降等问题，特别是在低速运行时定子电阻变化对系统稳定性和速度控制精度有极大影响的问题。 本文针对利用磁通观测器推算转子磁通的感应电机无速度传感器矢量控制系统，提出一个定子电阻在线辨识方法。该系统包括一个基于磁通观测器的转子磁通推算器、转速推算器和定子电阻在线辨识器。利用磁通观测器，可以避免用电压模型推算磁通时遇到的积分运算问题，也在很大程度上克服了电压模型在低速运行时转速难以控制的问题。根据矢量控制理论，在励磁电流一定的条件下电流模型的转子磁通为一常数，利用电压模型推算的磁通应与电流模型的磁通相一致的特点，实现转速推算和定子电阻在线辨识。本系统是在旋转坐标系上建立数学模型，系统构成简单，计算量少。本文最后还通过数字仿真和实验结果说明低速运行时定子电阻变化对系统稳定性、调速精度的影响和定子电阻辨识的必要性，验证了本方案的有效性。2 系统构成2.1 转子磁通和转速推算 感应电机选择如图1所示与转子磁通同步旋转的d-q坐标系上，可用以下两个模型来描述。 电压模型： 由于d轴是设定在电流模型的磁通ψ'上，根据矢量控制理论，电流模型的q轴转子磁通应为零，因此，电流模型由式(3)和(4)可改写为式中为转速推算值；上标*表示控制器变量或指令值；上标*表示电流模型。 无速度传感器矢量控制调速系统如图2所示，令励磁电流参考值为一常数，式(5)和(6)可改写为 为避免利用电压模型遇到的积分运算问题（初始值设定和因电机参数变化引起的误差积累），提高系统的调速精度和稳定性，本系统设计一个用电流模型修正电压模型的磁通观测器来推算转子磁通[3]，如下式所示： 式中TC为磁通观测器增益的倒数。 为简化系统和避免测量相电压，利用输出误差补偿技术消除死区时间、开关动作延迟时间和IGBT管压降的影响[4]，提高电压型PWM逆变器的输出精度，式(9)和(10)中的电压实际值可用其指令值代替。 若转速推算值是正确的，电压模型的q轴转子磁通应与电流模型的q轴转子磁通

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