感应电机无速度传感器直接转矩控制系统研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com《自动化与仪器仪表)~2013年第6期(总第170期)感应电机无速度传感器直接转矩控制系统研究张森(武汉职业技术学院电子信息工程学院湖北武汉，430074)摘要：直接转矩控制技术以容差形式的Bang-Bang控制模式给系统的稳态运行带来了转矩脉动大、电流谐波成分重、定子磁链轨迹畸变等严重问题，大大限制了其应用领域，这一点已经成为传统直接转矩控制技术不可逾越的缺陷。本文基于模型参考自适应系统(MRAS)原理设计了一种自适应速度磁链观测器，把磁链观测和速度辨识结合在一起，将定子磁链观测值直接应用于直接

2、转矩控制算法。运用SIMULINK中的库元件和S-function构建了感应电机无速度传感器直接转矩控制系统仿真模型，仿真波形验证了上述控制模型可行性。关键词：直接转矩控制；模型参考自适应；全阶状态观测器；速度辨识；无速度传感器控制Abstract：Bang—BangcontrolmodeofclassicDirectTorqueControl(DTC)techniqueintroducesextraelectromagnetictorquechattering，statorfluxripples，andcurrentharmoni

3、cs，whichhasbecomeitsinherentdisadvantagesandconfinedtheDTCtechniquetObeappliedwidely．Theobserv~ionofstatorfluxandestimateofspeedwereproceedingatthemeantime，theobservedstatorfluxcouldbeappliedtodirecttorquecontrolsystem．BasedontheelementandS-functioninSIMUL1NK，thesimula

4、tionformerofspeed—sensorlessdirecttorquecontrolsystemwassetup．Simulatedwaveformsverifythefeasibilityofthecontrolmode1．Keywords：Directtorquecontrol；Modelreferenceself-adaptcontrol；Full-·orderstateobservation；Speedestimate；Speedsen·sotlesscontrol中图分类号：TN2文献标识码：A文章编号：1001

5、-9227(2013)06-0003-030引言观测器能同时估计出转速和定子磁链，并能直接运用于直接转目前电机调速已成为世界上大多数国家关注的问题，我国矩控制系统。转速和定子电阻的在线辨识采用李雅普诺夫稳定政府也把“电机系统节能”列为“重中之重”，但我国交流传性理论推导自适应律，保证系统稳定性。动控制启动较晚，交流电机调速技术与国外相比，还存在很大的差距。研究具有自主知识产权的高性能、低成本变频器，采用先进的直接转矩控制和无速度传感器控制技术一，利用DSP高数据处理能力1，实现交流电机变频调速产品高性价比，推动国产变频器的发展。本文

6、基于模型参考自适应系统原理(MRAS)设计了一种速度磁链自适应观测器，通过运用SIMU．LINK中的库元件和s-functiorl构建感应电机无速度传感器直接转矩控制系统仿真模型，来验证上述控制模型可行性。图1并联模型参考自适应结构图1基于MRAS的自适应速度磁链观测器基于模型参考自适应系统原理(MRAS)设计了一种速度磁链自适应观测器，并联模型的模型参考自适应系统基本结构图如图I所示。感应电机模型式I作为参考模型，状态观测器式2作为可调模型，可调模型中含有电机转速的估计值∞，。这与一般的模型参考自适应系统结构相同，因此上述磁链观测

7、器也称为自适应磁链观测器，结构框图如图2所示。由图2可以看出，电机的输入为定子电压，输出为定子图2速度磁链自适应观测器电流i，观测器的输入也是定子电压u，输出是状态变量的估算值i和。由式1可知，系数矩阵A为4x4方阵，即电机状态方程为4维，因此观测器系数矩阵+GC]也必为4x4方2感应电机无速度传感器DTC仿真系统阵，其维数也为4，所以此观测器称为全阶状态观测器。状态2．1感应电机模块收稿日期：2013-09-07为实现仿真系统模块化，将感应电机模型做成封装子系统作者简介：张森(1973一)，男，硕士研究生，副教授，主形式，如图，所

8、示。要研究方向为光电子技术。学兔兔www.xuetutu.com感应电机无速度传感器直接转矩控制系统研究张森磁链矢量空间位置信号、TQ为转矩信号、XQ为磁链信号)。并编写相应的s函数来实现。表1逆变器电压矢量开关表SN123456XQ