一种新型极低速异步电机无速度传感器控制方法

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1、一种新型极低速异步电机无速度传感器控制方法ANewMethodofSpeedSensorlessControlofIMatVeryLowSpeeds清华大学电机系吴姗姗李永东Email:wuss03@mails.tsinghua.edu.cn、liyd@mail.tsinghua.edu.cn摘要﹕本文提出了一种新型极低速异步电机无速度传感器矢量控制方法。该方法基于低频信号注入，通过注入低频定子电流信号，利用产生的角度误差估计电机转速。该方法不受负载变化影响，也不依赖于异步电机的非理想特性，仅由基波模型就可实现极低速段的转速估计，所以不受异步电机结构

2、影响，具有普遍的适用性。此外，该方法还具有较强的电机参数鲁棒性，不必进行参数估计，控制结构简单。仿真及实验结果证明，本文提出的基于低频信号注入的方法可以很好地实现异步电机在极低速段的无速度传感器矢量控制。Abstract:Thispaperpresentsanewsensorlessvectorcontrolmethodforinductionmotor(IM)driveatverylowspeeds.Theproposedmethodisbasedonlow-frequencysignalinjection,wherealowfrequencyst

3、atorcurrentsignalisinjectedandthecorrespondingangleerrorisdetectedtoestimatetherotorspeed.Thisnewmethodisindependentofthenon-idealfeaturesofIM.JustthefundamentalmodelofIMisneeded.Asaresult,theproposedmethodisn’taffectedbyIMstructuresanditcanbeappliedtodifferentIM.Furthermore,th

4、isnewmethodisrobusttothemotorparameters.Thereforenoparameterestimationisneededandthecontrolsystemissimple.SimulationsandexperimentalresultsprovethegoodperformancesoftheproposedmethodonspeedsensorlesscontrolofIMatverylowspeeds.关键词﹕低频信号注入异步电机无速度传感器矢量控制Keywords:Low-FrequencySignal

5、Injection,IM,SpeedSensorless,VectorControl1引言信号，利用产生的角度误差估计电机转速。该近年来，异步电机的无速度传感器矢量控方法仅利用异步电机的基波模型，不依赖各种制成为研究热点。目前，异步电机无速度传感非理想特性，所以不受异步电机结构影响，具器矢量控制在中高速段已获得良好的控制性有普遍的适用性。此外，该方法所需低频响应能，但在极低速段（<1Hz）却仍未实现良好的信号容易分离，消除了高频信号注入法信号分控制。这是因为常用的异步电机无速度传感器离难的缺点，而且对电机参数具有较强的鲁棒矢量控制方法需要利用反电势，

6、而反电势在极性，无须进行参数估计，使得控制系统结构相低速时很小，受采样精度和电机参数变化影响对简单。仿真及实验结果证明，本文提出的基较大，导致控制性能降低，无法实现极低速段于低频信号注入的方法可以很好地实现极低的无速度传感器矢量控制。速段异步电机无速度传感器矢量控制。为了实现极低速段的异步电机无速度传感器控制，研究人员提出了各种控制方法。其2低频信号注入法原理中研究较多的是高频信号注入法，利用注入的由异步电机数学模型及运动方程可知，异高频定子电压信号产生的电流响应来估计转步电机的电磁转矩可表示为：子位置[1]-[5]。这些基于高频信号注入的方3PLm

7、法都利用了异步电机的非理想特性，如转子凸Ttem()=ψrsqit()(1)2L极、齿槽效应及饱和效应等。但是，这些基于r高频信号注入的方法存在一个共同的缺点，即其中Lm为电机互感，Lr为转子电感，ψm为高频响应信号常常与其他高频谐波混合在一转子磁链，i为定子电流q轴分量，P为电机sq起，较难分离。需要采用复杂的信号处理方法极对数。获得所需高频响应信号，从而降低了系统响应在实际控制系统中，若估计不准确，则估速度，增加了控制系统的复杂性。此外，由于计的转子位置与实际的转子位置之间存在误基于高频信号注入的方法利用了异步电机的'差ε。如果在估计的d轴方向注

8、入一个低频定非理想特性，因此受电机结构影响较大，缺乏子电流信号itI()=sin(ωt)，将会在理想的一定的