基于定子磁场定向感应电机无速度传感器控制研究

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1、电气传动2010年第4O卷第3期ELECTRICDRIVE2010Vo1．40No．3基于定子磁场定向的感应电机无速度传感器控制研究张浩，戴先中(东南大学复杂系统测量与控制教育部重点实验室，江苏南京210096)摘要：针对定子磁链U—J观测模型在电机低速运行时失效的问题，在感应电机定子磁场定向控制基础上，用一种阈值可变的改进型积分器算法进行定子磁链观测，并对转速进行估算，构成无速度传感器的速度闭环控制。在自行设计构建的dSPACE试验平台上，对所提方案进行了低速空载及负载条件下的实验研究。实验结果表明转速估算值与实际值相一致，系统具有优良的

2、动、静态控制效果。关键词：无速度传感器；定子磁场定向；感应电机中图分类号：TM346文献标识码：AResearchofSpeedSensorlessIMSystemBasedonStatorFluxOrientationZHANGHao，DAIXian—zhong(KeyLaboratoryofMeasurementandControlofComplexSystem，MinistryofEducation，SoutheastUniversity，Nanjing210096，Jiangsu，China)Abstract：Aimingatthe

3、problemofaconventionalU一modelatlowspeedrunning，anewimprovedinte—gratoralgorithmwithalterablethresholdforstatorfluxobserverbasedonthestatorflux-orientedcontrolofin—ductionmotorwasinvestigated．Inaddition，amethodtOestimateexactlyspeedandformsensorlessspeedclosed—loopcontrolwa

4、sproposed．Theproposedmethodwasverifiedbyexperimentatlowspeedwithnoandfullloadon3dSPACEtestplatform。Theexperimentalresultsshowtheestimatedspeedistrueofexactlyspeed，andgoodbehaviorofthedriveinbothtransientandsteadystateoperatingconditions．Keywords：speedsensorless；statorfluxo

5、rientation；inductionmotor应(MRAS)的估计方法；4)基于卡尔曼滤波1引言(KFT)的方法；5)转子齿谐波法；6)高频注入法。高性能的感应电机磁场定向控制系统需要实这些方法各自有其特点与优势，但仍有许多问题时的电机转速反馈信息口]，目前速度反馈量的检有待解决，如对参数变动的鲁棒性、参数估计的精测多是采用光电脉冲编码器、旋转变压器或测速度、低速性能的提高、降低系统的复杂性以及用辨发电机，但是速度传感器的安装给系统带来如下识出来的速度构成转速闭环时系统的稳定性等。缺点：1)增加系统成本；2)降低系统的机械鲁棒感应电机磁

6、场定向控制可以分为按转子磁场性，破坏了异步电机简单坚固的特点；3)码盘的安定向、按定子磁场定向和按气隙磁场定向3种方装存在同心度问题，且其工作精度易受环境条件式[4]。由于工艺和成本的原因，气隙磁场定向可的影响。以直接准确测量磁链的优势不复存在，因此现在因此，近年来无速度传感器技术成为交流调的矢量控制主要指按转子磁场定向的矢量控制和速传动的一个研究热点Ez,a]，国内外学者围绕这按定子磁场定向的矢量控制。由于按定子磁链定一问题提出了许多转速辨识方法，主要可以分为：向的矢量控制方法的旋转坐标系基准取在定子磁1)动态速度估计器；2)基于Luen

7、berger及扩展链上，定子磁链由定子两相静止坐标系中对定子Luenberger观测器的方法；3)基于模型参考自适反电动势积分所得，仅需要定子电阻一个定子参基金项目：国家自然科学基金项目(60574097)作者简介：张浩(1976一)，男，博士研究生，讲师，Email：hzhang@ujs．edu．cr／20张浩，等：基于定子磁场定向的感应电机无速度传感器控制研究电气传动2010年第4O卷第3期数，而定子参数可以较为精确的测量，所以按定子此方法计算简单，只需要定子电阻参数，不需磁链定向的矢量控制对电机参数的依赖性很小，要电机转速信息，缺点是

8、纯积分器存在积分饱和、相对于转子磁场定向控制的参数鲁棒性更强。初始误差积累及直流偏移问题，在电机低速运行综上所述，在磁场定向控制的无速度传感器时尤其严重，甚至无法使用。电机系统中