感应电机磁链观测方法的研究

• 作 者: 赵静琼
• 发表日期: 2015年01期
• 关键词: 感应电动机 矢量控制 磁链观测器 速度关联函数 高阶滑模控制

感应电机因结构简单、可靠性高、成本低廉等特点,广泛应用于工农业生产。得益于各种电子产品和先进控制方法的成熟应用,感应电机调速系统也随之迅猛发展起来。性能良好的交流调速技术中,被广泛应用的是矢量控制和直接转矩控制。磁链信息在这两种技术中起着关键性的作用,矢量控制实现解耦的必要条件是得到转子磁链的大小和位置,直接转矩控制同样需要定子磁链信息,磁链观测是高性能交流调速系统中的关键部分。通常采用直接检测或间接计算的方法得到磁链信息,但直接检测由于工艺和技术问题,在实际中很难应用。因此,提出了很多种间接计算磁链的方法,即磁链观测器方法。本文主要针对磁链观测方法进行研究。本文在分析建立感应电机数学模型的基础上,首先对电压模型磁链观测器中纯积分器的积分问题进行理论分析和仿真验证,并研究了三种改进积分算法:带有饱和反馈的改进积分算法,带有幅值限制的改进积分算法,带有自适应补偿的改进积分算法。这三种改进算法有效解决了纯积分器的积分初始相位和输入直流偏置问题。然后在深入研究电流和电压模型磁链观测器优缺点的基础上,综合二者的优点,提出了基于速度关联函数的混合模型磁链观测器,实现了全速范围内磁链的准确观测,并且解决了高低速相互转换过程中存在的平滑过渡问题。最后,将滑模控制用于磁链观测,设计了高阶非奇异终端滑模磁链观测器,高阶滑模控制律有效抑制了常规滑模的抖振现象,非奇异终端滑模面保证系统在有限时间内收敛。对所设计的磁链观测方法,搭建了感应电机模型和转速、磁链闭环控制的矢量控制系统,在Matlab/Simulink上进行了正确性和有效性验证,并将仿真结果进行了比较分析。