基于复合滑模面异步电机速度观测器研究

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1、第50卷第4期电力电子技术Vo1．50，No．42016年4月PowerElectronicsApr．2016基于复合滑模面的异步电机速度观测器研究徐翔，杨淑英，郭磊磊，张兴(合肥工业大学，安徽合肥230009)摘要：针对异步电机无速度传感器控制研究了一种速度和磁链观测器方案。利用坐标系间的变换关系，推演了复合滑模面的构造本质，揭示了基于单滑模面的传统观测器存在稳态观测误差的必然，进而完善了基于复合滑模面的滑模观测器设计理论。仿真和实验结果验证了该观测器的有效性和系统性能。关键词：异步电机；滑模观测器；转速辨识中图分类号：TM343文献标识码：A文章编号：10

2、00—100X(2016)04-0089—03StudyofCompoundSHding-modeSurfacesBasedObserverf0rSpeedIdentificationofInduetionMachineXUXiang，YANGShu—ying，GUOLei-lei，ZHANGXing(HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China)Abstract：Aspeedandfluxobserverisstudiedforspeedsensorlesscontrolofinductionmachine．By

3、useoftherelationshipbetweencoordinates，thedesignessenceofthecompoundsliding-modesurfacesisunlocked，andthecertaintyoftheobservingerrorinthetraditionalsinglesurfacebasedobserverisdemonstrated．AⅡofthediscussionwillcontributetoperfectingthedesigntheoryofthiskindofsliding-modeobserver．Si

4、mulationandexperimentalresultsverifytheefectivenessoftheschemeandshowthesystemperformance．Keywords：inductionmachine；sliding-modeobserver；speedidentification1引言文献[4]中单滑模面观测器为：ld~ddt=一叼—国内外学者对无速度传感器控制技术进行了jddt叼，，、大量研究，提出了诸多转速观测方案，如直接计算Id~ddt=rt~3识卢T~+ud(uL。)法、模型参考自适应法以及滑模观测器法等【”。文献【2—

5、5】也给出一些方法，但均存在不足。=r卢卢一y，(。)式中：上标“’表示状态变量的观测值；=J}sign(s。)，k为针对上述问题。这里依据同步旋转坐标系下滑模增益，sign()为符号函数。异步电机数学模型和状态观测器的设计机理，并复合滑模面s，为：运用坐标变换原理，揭示了传统单滑模面存在的s1=口一(3)问题。推演了静止坐标系下复合滑模面的构造本式中：上标“一”表示状态变量的观测误差。质。并据此得出了双滑模面观测器方案的设计原由坐标变换原理可知。在转子磁链定向同步理。仿真和实验结果验证了该观测器的有效性。旋转d，q坐标系下，有：2基于单个复合滑模面的观测器o

6、sqsinO，i~sinO+iqcosO(4)两相静止O／，坐标系下感应电机状态方程：式中：0为转子磁链定向角。通过坐标变换，8。在d，q坐标系下可表示为：fd=一叩IdWdt=m螺1⋯sl／i(5)Ididdt=~i+ud(trL。)、式中：为d，q坐标系中转子磁链观测值。【d他=一卢ieud(aL)定义s，则s。在d，g坐标系下可等效表示为式中：，为转子磁链；，iB，‰，为定子电流、电压；JB=5=，d，q坐标系下式(2)所示观测器可表示为：L田，(口)，a-l一￡。，l2／(￡上)；=。，(口正)+R／()，=R。Id~]dt：一定稿日期：2015—09

7、—251d批=。g-Ti~-ud(o'L。)(6)作者简介：徐翔(1990一)，男，江苏常州人，硕士研究生，研Id~qldt=一∞+()-@,~k,sign(s)究方向为电力电子技术。89第50卷第4期电力电子技术Vo1．50．No．42016年4月PowerElectroniesApr．2016而d，q坐标系下电机状态方程可描述为：3基于双复合滑模面的观测器fd=一由上节分析可知。基于单个复合滑模面设计的{d￡=一d／(o'L)(7)观测器方案．存在观测误差的根源是电流误差信Id／dt=—6o卢6Dd—g+q／(o'L)号未能完全反馈到观测器矫正中。鉴于此，

8、可通过式(6)减去式(7)得误差方程为