異步電機(jī)的改進(jìn)型電壓模型磁鏈觀測(cè)器介紹

導(dǎo)讀：本期文章主要介紹異步電機(jī)的改進(jìn)型電壓模型磁鏈觀測(cè)器。傳統(tǒng)純積分形式的積分器在低速區(qū)域存在初始值問(wèn)題和直流偏置問(wèn)題，所以在實(shí)際應(yīng)用中必須對(duì)電壓模型進(jìn)行改進(jìn)。本期文章中的對(duì)電壓模型改進(jìn)是借鑒一篇IEEE中的方法。

一、電壓模型磁鏈觀測(cè)器介紹

1.1 公式實(shí)現(xiàn)（靜止坐標(biāo)系）

從上式可以看出，純積分形式的電壓模型具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）該模型與轉(zhuǎn)子電阻無(wú)關(guān)，且不需要電機(jī)轉(zhuǎn)速 信息，適合用于無(wú)速度傳感器矢量控制；

（2）包含一純積分項(xiàng)，被積項(xiàng)的初始相位與直流偏置都會(huì)影響積分結(jié)果；

（3）低速時(shí)觀測(cè)器性能較差。因?yàn)榈退贂r(shí)給定的定子電壓幅值小，電機(jī)端電壓難以精確獲得，定子電阻的阻值在運(yùn)行過(guò)程中又會(huì)發(fā)生變化，使得被積項(xiàng)產(chǎn)生明顯的相對(duì)誤差。

圖1-1 純積分形式電壓模型觀測(cè)情況（±150r/min）

從圖（1-1）可以發(fā)現(xiàn)，利用存積分形式的電壓模型在低速時(shí)的觀測(cè)值發(fā)散不收斂，造成系統(tǒng)失去穩(wěn)定。

二、改進(jìn)的電壓模型磁鏈觀測(cè)器介紹

圖2-1 改進(jìn)的電壓模型磁鏈觀測(cè)器控制框圖

改進(jìn)的方法思路：用低通濾波環(huán)節(jié)替換純積分環(huán)節(jié)，然后進(jìn)行坐標(biāo)變換，對(duì)估計(jì)磁鏈的幅值進(jìn)行限幅再經(jīng)過(guò)LPF濾波后坐標(biāo)變換與首次的濾波值相加。

在高速區(qū)域，補(bǔ)償環(huán)節(jié)的補(bǔ)償量接近0；在低速區(qū)域，因?yàn)榉答佈a(bǔ)償，可以改善直流偏置的問(wèn)題。

三、仿真波形分析（改進(jìn)型電壓模型磁鏈觀測(cè)器）

圖3-1 基于電壓型磁鏈觀測(cè)器的異步電機(jī)矢量控制框圖

圖3-2 改進(jìn)型電壓模型觀測(cè)情況（±150r/min）

圖3-3 改進(jìn)型電壓模型觀測(cè)情況（±750r/min）

圖3-4 改進(jìn)型電壓模型觀測(cè)情況（±1500r/min）

從圖（3-2）可以看出，改進(jìn)型的電壓模型的觀測(cè)幅值很好地跟蹤上參考值，但還是存在相位誤差。相比較純積分型，改進(jìn)的電壓模型在低速時(shí)首先能保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定且觀測(cè)值能跟蹤上參考值，說(shuō)明該改進(jìn)方法的可行性和有效性。

四、總結(jié)

改進(jìn)方法只是對(duì)觀測(cè)幅值進(jìn)行處理補(bǔ)償，并未涉及對(duì)相位誤差進(jìn)行處理。后期文章會(huì)介紹其它改進(jìn)方法，包括對(duì)觀測(cè)幅值和相位誤差的補(bǔ)償處理。

審核編輯：湯梓紅