模糊定子电阻辨识在直接转矩控制系统中的应用

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1、第19卷第3期湖南工程学院学报V01．19．No．32009年9月JournalofHunanInstituteofEngineeringSept．2009模糊定子电阻辨识在直接转矩控制系统中的应用蔡斌军，刘国荣。(1．湖南工程学院应用技术学院，湘潭411101；2．湖南工程学院电气信息学院，湘潭411101)摘要：直接转矩控制在低速运行时，电机定子电阻的变化影响了系统的低速性能．由于定子电阻的变化随端部绕组温度及其变化率的变化关系具有非线性、时变性等特点，难以建立精确的数学模型．本文介绍一种基于模糊控

2、制理论的定子电阻辨识直接转矩控制交流电机调整系统，该方法结构简单．仿真结果表明，此方法能够精确辨识定子电阻，有效的改善了直接转矩控制系统的低速性能．关键词：直接转矩；模糊控制；定子电阻辨识；低速性能中图分类号：TM301．2文献标识码：A文章编号：1671—119X(2009)O3一OOO6一O4本文根据定子电流与定子电阻直接关联的关0引言系，采用以定子电流偏差及偏差变化率作为模糊控制器的输入，对定子电阻进行辨识．仿真结果表明：直接转矩控制是一种新型的异步电机调速技该控制方法能够提高电机在低速运行时的响

3、应速术，其控制思想是在保持磁链幅值不变的基础上，通度，减小转矩和电流的脉动量，有很好的鲁棒性．过正确选择定子电压综合矢量控制定子磁链的旋转速度以控制转矩，达到控制电机速度_1]．在直接转矩控制系统中，电机高速运行时，定子电阻压降对定子磁链的影响很小，可以忽略由定子电阻变化应起的影响．在低速运行时，由于定子电阻变化应起的影响．在低速运行时，由于定子电阻上的压降分量增大，定子电阻的精确观测是改善系统低带性能的关键．但定子电阻的变化与绕组端部的温升、定子电流及频率等诸多因素有关，具有时变性、大惯性、非线性等特

4、点．由于温度及其变化率与电阻之间的关系复杂，难以用精确的数学模型表达．图1直接转矩控制系统原理框图为了准确观测定子电阻，文献[2—4]把模糊控1直接转矩控制原理制器分别引入到直接转矩控制系统中，利用模糊逻辑处理不确定信息的能力，根据转矩和磁链的设定直接转矩控制的原理框图如图1所示．在定子值、估计值来选择合适的电压矢量．该方法在一定程坐标系中，异步电机的电磁转矩为：度上可以减少转矩和磁链的脉动，但没有考虑定子T一3(电阻变化对转矩和磁链估计值的影响．文献I-8提出一)(1)了一种利用电流设定值合适计值之进

5、行定子电阻在式中，分别为定子磁链在a，轴上的分量；i，线估计并对其进行补偿的方法，也不能从根本上解分别为定子电流i在a，J臼轴上的分量．决转矩和磁链脉动的问题．收稿日期：2009-02—20作者简介：蔡斌军(1976一)，男，硕士，讲师，研究方向：电力电子电机控制第3期蔡斌军等：模糊定子电阻辨识在直接转矩控制系统中的应用7因此，在直接转矩交流控制系统中，定子磁链的控制是关键．除通过转速指令、函数发生器给出定子磁链的给定值，还必须实时获得定子磁链的实际值，以此实现定子磁链的闭环控制．而磁链可以采用一模型来

6、获得．定子磁链和电压关系式如下：rr===I(Us—Ri)一IEdt(2)JJNB10．50．20000定子磁链在a，卢轴上的分量，与定子电压分量，的关系如下：r一I(一R)dt(3)√r一l(U一)dr(4)J一~／(。+。)(5)通过实测的定子电流和电压在静止坐标系中经坐标变换得到i，i，，，经过上述公式计算即2．2模糊规则的设计可得到定子磁链和电磁转矩的估算值和丁．根据许多工程问题的模糊规则完全是经验的总结，估算值与给定值之间的差值△和△T，以及磁链的但控制规则是结合实际结果总结出来的．实验时才位

7、置，从综合矢量开关状态选择器中选择最佳的用不同的负载和运行方式得到不同的e(走)和Ae(k)电压矢量，从而实现电机的直接转矩控制．组合．有意测取e(忌)和Ae(是)在各自子集里数度为1的论域组合及对应的△R()，在查△R(志)隶属函2模糊定子电阻辨识器设计数表，找出对应最大隶属度的△R(是)的子集，即可总结出一条模糊规则．2．1模糊变量模糊控制器的每条规则都用e(忌)、Ae(k)和△R将定子电流偏差率e(愚)和定子电流偏差变化(志)来描述，第i条规则可R表示为：率Ae(k)作为模糊辨识器的输入，则有：i

8、fE=AandEC—Bthen一Ci8(是)一i(忌)一i(忌)(6)根据文献E53可得电阻变化的35条模糊规则，Ae(k)一(走)一e(尼一1)(7)如表3所示．i()是由T和通过定子电流的计算公式得表3定子电阻偏差率模糊规则表到的定子电流给定值，i(忌)是定子电流的实际i见4量值，Ae(k)为连续两次定子电流偏差的变化率．将输入变量e(走)、Ae(k)模糊化，设偏差的语言PSPBPBPSPSZONSNS变量为E，模糊子集为A；论域为分为