感应电机直接转矩控制系统新型滑模定子磁链观测器

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1、ELECTRICDRIVE2014Vo1．44No．10电气传动2014年第44卷第10期感应电机直接转矩控制系统的新型滑模定子磁链观测器张兴华。，石万。，李磊(1．南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京211816；2．泰州市华源电机有限公司，江苏泰州225500)摘要：为提高定子磁链的估计精度，改善直接转矩控制驱动系统的性能，提出了一种新型定子磁链滑模观测器。采用Lyapunov稳定性理论证明了观测器是稳定的。该观测器的实现无需电压信息，对电机参数变化具有强鲁棒性，即使在电机低速运行区依然能够提供精确的磁链估计值。仿真结果验证了基于该观测器的感应电机直接转矩控制系统具有

2、优良性能。关键词：感应电机；滑模观测器；定子磁链估计；直接转矩控制中图分类号：TM921；TP13文献标识码：ANovelStatorFluxSliding-modeObserverforDirectTorqueControlledInductionMotorDrivingSystemsZHANGXing—hua，SHIWan，LILei(1．CollegeofAutomationandElectricalEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing211816，Jiangsu，China；2．Ta&houHuayuanEl

3、ectricMachineCo．，Ltd．，Ta&hou225500，Jiangsu，China)Abstract：Inordertoincreasetheaccuracyofthestatorfluxestimationandimprovetheperformanceofthedirecttorquecontrolledinductionmotordrivingsystems，anovelsliding-modestatorfluxobserverwasproposed．ThestabilityofobserverwasprovedbyLyapunovtheory．Theim

4、plementationoftheobserverneedsnotanyin~rmationofthestatorvoltage．AndtheestimatedvalueofthestatorfluxisinsensitivetOstatorresistancevariation．Theobserverworkswellinallspeedrange，evenatverylowspeed．Simulationresultsshowthatthedirecttorquecontrolledinductionmotordrivingsystembasedontheproposedo

5、bserverpossessestheexcellentcontrolperformance．Keywords：inductionmotor；sliding—modeobserver；statorfluxestimation；directtorquecontrol目前，常用的定子磁链观测器是开环电流模步提高磁链估计精度，近年来人们提出了一类滑型⋯和电压模型。其中电流模型易受转子电阻模磁链观测器，由于其对电机参数变化和负变化影响，在高速区运行时性能不佳，并且要求载扰动不敏感和实现结构简单等优点，引起了广高精度的转速检测。电压模型在电机高速运行泛关注。区有很好的估计精度，但在低速运

6、行时，受定子本文提出了一种新型定子磁链滑模观测电阻变化的影响，性能明显下降。器。该观测器的主要特点是对定子电阻变化具为获得准确的定子磁链信息，提高直接转矩有强鲁棒性，且其实现不需要定子电压信息(系控制系统的性能。提出了一些新的方法来估计统中可以不安装电压传感器，从而简化硬件结定子磁链。如模型参考自适应观测器b；自适应构，节省实现成本)。通过适当选择滑模增益，可Luenberger观测器_4；扩展的Kalman滤波器和使定子电流估计值渐近收敛。由于系统状态在基于凸极效应的高频信号注人方法等。为进一滑模面上运动时，对干扰和摄动具有不变性，从基金项目：国家自然科学基金资助项目(609

7、74009)作者简介：张兴华(1963一)，男，博士，教授，Email：zxhnjut@163．com3电气传动2014年第44卷第10期张兴华，等：感应电机直接转矩控制系统的新型滑模定子磁链观测器而有效地克服了电压模型受电机定子电阻变化3观测器的稳定性分析和电压测量误差的影响。将设计的定子磁链观测器用于感应电机直接转矩控制，可实现高性能的转矩和转速控制。鲁=_-(巾+1Rr+1感应电机的复矢量模型者幽t‘dq一Uaq)(7)在静止两相参考坐标系(d—q坐标系)中，以式中：P为电流复矢量误差