资源描述：
《基于扩展磁链观测的永磁同步电机转矩闭环矢量控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第38卷第6期Vol.38No.62014年3月25日Mar.25,2014DOI:10.7500/AEPS20130622006基于扩展磁链观测的永磁同步电机转矩闭环矢量控制杨淑英1,占琦1,张兴1,郭磊磊1,周岩峰2(1.合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽省合肥市230009;2.阳光电源股份有限公司,安徽省合肥市230088)摘要:用于风力发电和电动汽车等特殊应用场合中的永磁同步电机(PMSM)驱动器通常需要直接跟踪主控系统下发的转矩指令,而实际系统中通常不安装扭矩仪等转矩检测部件,因此,电磁转矩的准确获取对高精度转矩闭环至关重要。文中提出了一种基于最小阶扩展磁链观测器
2、的实时定子磁链观测方案,并在此基础上完成电磁转矩的观测计算。该定子磁链观测方案不仅可以避免传统方案造成的积分饱和、相位或幅值偏差等不利影响,而且该观测方案具有较强的参数鲁棒性,其转矩观测计算精度基本不受PMSM交、直轴电感以及转子磁链的影响。11kW的PMSM仿真与实验验证了该方案的可行性和有效性。关键词:扩展磁链观测器;定子磁链观测;转矩闭环控制;永磁同步电机0引言转矩进行准确跟踪。实际系统通常不会安装扭矩仪之类的扭矩传感器,因此,高精度的电磁转矩估计是由于传统化石能源存量不断减少及其使用带来实现准确转矩闭环控制的关键。依据PMSM的数的温室效应问题日渐突出,新能源开发和利用逐
3、渐学模型,其电磁转矩可基于定子磁链与定子电流的[1]成为学界和工程界的研究重点。在新能源开发与叉乘得到,因此,定子磁链观测的准确度直接决定了使用中,风力发电是一种可再生的发电方式,电动汽电磁转矩的观测及其跟踪控制精度。车是一种生态环保的交通工具,两者都具有极大的常规PMSM定子磁链观测方法可分为2类。[1]发展前景。永磁同步电机(PMSM)以其体积小、一类是根据实测定子电压、电流,基于PMSM在dq效率高和功率密度大等优点,在风力发电和电动汽坐标系下的数学模型直接计算得到定子磁链在dq[2]车领域中逐渐得到广泛使用。[6]坐标系下的值。该方法计算简单,但要使用永磁常见的PMSM调
4、速系统通常由速度外环和电体磁链和交、直轴电感,而这些参数易受温升和磁饱流内环构成双闭环控制形式,并且内环电流给定值和的影响,造成定子磁链计算误差。另一类方法是是由转速闭环调节器给定,因此一般无需准确的电直接基于定子电压模型的积分运算获取磁链,尽管磁转矩观测。而在风力发电和电动汽车系统中,这一方法具有较好的参数鲁棒性,但存在其固有的PMSM驱动控制器自身一般无需速度闭环控制,常积分运算问题。针对纯积分问题,一些学者进行了常要求其对主控系统下发的转矩指令进行跟踪控改进研究。文献[7]采用了纯积分器和高通滤波器[3-5]制,而电机的实际运转速度则由主控系统决定。串联的形式,克服了纯积分
5、所产生的直流偏置和积常规的转矩控制方式是根据PMSM在同步旋转坐分饱和问题,但会带来相位和幅值偏差。文献[8]采标系(dq坐标系)下电磁转矩公式开环计算出电流用一种可编程的级联低通滤波器来代替纯积分器,[4]指令,并通过电流闭环控制实现对电流指令的跟观测性能更好,但计算较复杂,且仍存在幅值和相位踪。这种方法需要用到转子永磁体磁链等电机参偏差问题。文献[9]提出了3种改进积分器:采用饱数,而这些参数的变化会造成依据所接收到的转矩和反馈的改进积分器、采用幅值限定的改进积分器、指令计算出的电流指令偏离实际需要值,难以保证磁链幅值自适应的改进积分器,但均难以满足转矩控制精度。鉴于此,本文
6、在电磁转矩反馈的基PMSM实际运行的需要,其磁链观测的精度仍然受础上,进行转矩闭环控制以获得所需电流指令,进而限。确保PMSM驱动控制系统对主控系统下发的指令与常规定子磁链观测方法相比较,基于状态观测器的方法不仅能够避免纯积分的问题,而且可以收稿日期:2013-06-22;修回日期:2013-08-21。实现磁链的闭环观测。尽管文献[10-11]在dq坐标国家自然科学基金资助项目(51107025);国家科技支撑计划系下构建了定子磁链的全阶状态观测器,但该方法资助项目(2012BAA01B04)。对电机参数依赖性较强。—80—·研制与开发·杨淑英,等基于扩展磁链观测的永磁同步电机
7、转矩闭环矢量控制针对PMSM的特点,文献[12]构造了一种两相2定子磁链与电磁转矩观测静止坐标系(αβ坐标系)下的最小阶扩展磁链观测为克服PMSM的凸极特性对磁链观测的不利器。本文在此基础上,利用PMSM定子磁链与扩展影响,将式(1)重新表述为:磁链的关系进一步完成了相应定子磁链的观测计éudùéRs+DLq-ωLqùéidù算。尽管扩展磁链的观测会受到交轴电感的影响,êúêúêúêú=êúêú+ëuqûëωLqRs+DLqûëiqû但研究发现通过本文方案观测到的定子磁链却不受é
