变频调速异步电动机转速辨识的研究.pdf

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1、变频调速异步电动机转速辨识的研究张龙(中煤集团大屯公司龙东煤矿，江苏徐州221613)摘要：转速辨识的准确性直接关系异步电动机变频调速系统的性能。基于Matlab／Simulink仿真软件，完成模型参考自适应(MRAS)转速辨识下矢量控制系统的建模。在该模型下观测所得转速与实际转速的差值，决定辨识转速的精确度。研究表明，基于MRAS的无速度传感器控制系统能够较准确地辨识转速，从而提高调速系统的性能。关键词：变频调速；转速辨识；模型参考自适应控制中图分类号：TM346+．2文献标识码：B文章编号：1001—0874(2014)05—0048—03StudyofRotativeVeloc

2、ityIdentificationforVFDAsynchronousMotorZhangtong(LongdongCoalMine，DatunCompanyofChinaCoalGroup，Xuzhou221613，China)Abstract：Theaccuracyofrotativevelocityidentificationisdirectlyrelatedtotheperformanceofthespeedcontrolsystemofthevariablefrequeneydriving(VFD)asynchronousmotor．Themodelofvectorcont

3、rolsystemforMRAS(ModelReferenceAdaptiveSystem)rotativevelocityidentificationisbuiltbasedonMatlab／Simulinksimulationsoftware．Bywhich，theaccuracyofrotativevelocityidentificationisobtainedfromtheobservedrotativevelocityanditsdifferencetotheactualone．Thestudyshowsthatthenon—speedsensorcontrolsystem

4、basedonMRAScanaccuratelyidentifytherotativevelocityandimprovestheperformanceofspeedcontrolsystem．Keywords：variablefrequencydriving(VFD)；rotativevelocityidentification；MRAS(ModelReferenceAdaptiveSystem)control0引言因直流调速系统结构复杂，维护困难⋯，高性能的交流调速系统逐渐取代直流调速，在大功率拖动领域扮演非常重要的角色口1。一般的矢量控制系统是通过编码器直接辨识速度的，但是编码

5、器的使用增加了系统复杂程度同时降低了系统的可靠性。无速度传感器矢量控制方案口’41逐渐成为高性能变频调速的必备系统。其控制性能与转速辨识的精确度有直接的关系，转速辨识是异步电动机变频调速系统的研究重点垆1。1电动机转速辨识方法I．I直接计算法设异步电动机为理想模型，转速为：tO。=叫1一tO。(1)式中，∞，为转子转速；∞，为同步转速；∞。为转差频率。直接计算法容易实现。但因采用开环控制方式，而磁链无闭环辨识过程依赖于电动机参数，系统抗干扰性能较差，一般适用于控制要求低的场合。1．2模型参考自适应法参考模型和可调模型是MRAS方法估算的基础。参考模型不包含辨识量，而可调模型中需要包含

6、辨识量。MRAS基本思想是选择合适的自适应模型，调节可调模型的输出，逐渐逼近参考模型输出值‘6I。对于转子磁链定向的矢量控制系统，需要采用基于转子磁链的MRAS方法，参考和可调模型输出量为转子磁链。遵循模型选择的基本原理，以磁链观测中的电压模型作为参考模型，电流模型作为可调模型，系统框图如图1所示。2014年第5期煤矿机电·49·图1参考自适应转速辨识模型结构图自适应机构需要满足自适应规律，同时使系统稳定。由Popov超稳定理论证明，转速辨识的自适应结构可以采用PI型自适应控制器实现：K．．∞，=(K+])(哆一哆)(2)‘5MRAS转速辨识采用自适应律动态校正，保证了转速辨识的准确

7、性，是较为常用的方法。但对于低速区估算误差较大。1．3自适应转速观测器法常用全阶状态观测器和扩展卡尔曼滤波器，在观测器重新构建的系统中需要将原系统的测量量作为输入，输出在一定条件下等价于原系统的状态量。全阶状态观测器本质上是一种MRAS转速辨识，参考模型不是磁链观测的电压模型，而是电动机本身，输出误差量中包含磁链和电流。扩展卡尔曼滤波器是一种最小方差意义上的最优预测估计的方案。针对异步电动机的非线性状态，以电机转速为状态辨识量，在每个运行点将非线性模型线性