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《磁通观测器异步电机矢量控制系统建模与仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第21卷第5期武汉交通科技大学学报Vol.21No.51997年10月JournalofWuhanTransportationUniversityOctober1997磁通观测器异步电机矢量控制3a系统建模与仿真1)1)2)3)李汉强黎明森杨国勋董治德(1)2)3)武汉交通科技大学自动控制工程系计算机科学与工程系基础课部武汉430063)摘要:本文提出异步电机矢量控制的电压模型与电流模型.以此为基础,提出磁通观测器矢量控制系统方案,建立系统动态数学模型与状态方程,进行极点配置,用计算机仿真对该系统进行动静态
2、特性分析与零极点轨迹的研究,证实本系统对电机定转子电阻变化有鲁棒性.关键词:磁通观测器;异步电机;矢量控制;建模与仿真中图法分类号:TM92112;TP13随着电力电子技术的迅速发展,微机技术的广泛应用,微机控制的交流调速系统越来越受到世界各国重视,特别是异步电机矢量控制,这是一种高性能的力矩控制,其调速性能可与直流调速系统媲美,因而成为当今世界引人注目,急于开发的研究领域.它是一项实用性较强的技术应用课题.目前转差频率型异步电机矢量控制作为高性能控制方法,已经发展到实用阶段.但是这种控制方法在转差频率运算
3、中含有转子项参数,因此系统对参数变化敏感度很强,当控制器设定的电阻值与实际电阻值有误差时,使系统静动态性能恶化.本文应用现代控制理论,采用磁通观则器使异步电机矢量控制系统对电值变化具有鲁棒性.1转差频率型矢量控制从异步电机dq轴系下的状态方程得定子电压方程2esdrs+RLsP+MRröLr-XRLsisd=+2esqXRLsrs+RLsp+MRröLrisqM-Rr-XrWrd(1)LrXr-RrWrq式中:esd,esq为定子d轴、q轴电压;Ls,Lr为定、转子自感;isd,isq为定子d轴q轴电流;P
4、为微分drr算子,P=;Wrd,Wrq为转子d轴、q轴磁链;Rr为转子系数,Rr=;rs,rr为定、转子电阻;R为漏dtLra收稿日期:19970625李汉强:男,52岁,工学博士,副教授3湖北省自然科学基金资助项目(95J79)·476·武汉交通科技大学学报1997年第21卷2M磁系数,R=1-;M为互感;X为旋转磁场角速度;Xr为转子角速度.LsLr转子磁通方程Wrd-RrX-XrWrdisdP=+MRr(2)WrqXr-X-RrWrqisq计算机控制器内电机参数物理量、指令值或推算值用3号表示.则控制
5、器的电压模型333332333333esdrs+RLsP+MRröLr-XRLsisd=+333333332333esqXRLsrs+RLsp+MRröLrisq33M3-Rr-XrWrd3(3)LrX33r-RrWrq电流模型3WrdP=3Wrq333-RrX-XrWrd+333Xr-X-RrWrq3isd33MRr(4)3isq3理想矢量控制时,Wrq=0,由式(4)得333333PWrd=-RrWrd+MRrisd(5)33333X=Xr+MRrisqöWrd=3Xr+Xs(6)图1转差频率型矢量控制
6、由式(5)、式(6)构成目前常用的电流源驱动转差频率型矢量控制,如图1所示.2磁通观测器矢量控制系统数学模型[1]日本学者堀洋一提出观测器的构成理论是,把想要观测的状态变量构成仿真器,并对该仿真器用预测误差进行修正.由于本系统是电流源驱动方式,本文提出用电压预测误差修正的[2]磁通观测器,对式(4)进行修正,得磁通观测器数学模型333333Wrd-RrX-XrWrdisdK1-K2esd-esd33P=+MRr+(7)333333WrqXr-X-RrWrqisqK2K1esq-esq33esd,esq为控制
7、器推算值,esd,esq为电机实际值,K1,K2为观测器增益系数.理想矢量控制时3Wrq=0,由式(7)得33333333PWrd=-RrWrd+MRrisd+K1(esd-esd)-K2(esq-esq)(8)3333333333X=Xr+MRrisqöWrd+K2(esd-esd)öWrd+K1(esq-esq)öWrd=Xr+Xs(9)由式(1)、(3)、(8)、(9)构成电压预测误差修正的磁通观测器异步电机矢量控制系统如图2所示.第5期李汉强等:磁通观测器异步电机矢量控制系统建模与仿真·477·图2
8、磁通观测器异步电机矢量控制系统3磁通观测器的极点配置本系统采用电流源驱动方式,它是以电流作为控制量输出.假设电流控制是理想的,并且333可以瞬时控制,则isd=isd,isq=isq.在极点配置时又假设电机电阻与电感不变,且X=X,由式(3)-式(1)得电压误差33esd-esdM-Rr-XrWrd-Wrd=(10)3LrX3esq-esqr-RrWrq-Wrq由式(7)-式(2),再把式(10)代入,经整理得误
