全階模型磁鏈觀測器學習

導讀：本期主要介紹異步電機的全階磁鏈觀測器。從工作原理到帶入到矢量控制中，比較不同觀測器的估計效果對電機控制性能的影響大小。

一、研究背景

磁鏈是高性能交流感應電機調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵，而磁鏈在實際應用中一般不采用傳感器直接檢測，所以現(xiàn)代交流電力傳動控制系統(tǒng)通常用磁鏈觀測模型來進行估計。

異步電機磁鏈觀測的準確性直接影響電機控制的準確性和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的開環(huán)電流模型和電壓模型在低速段和高速段都受到電機參數(shù)等因素的限制，嚴重制約電機的輸出特性。全階磁鏈觀測器是閉環(huán)系統(tǒng)，通過對反饋矩陣的設計，可以在全速范圍內(nèi)能較為準確的估計定、轉(zhuǎn)子磁鏈。

二、工作原理

圖1全階磁鏈觀測器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

全階磁鏈觀測器的主要思想是將感應電機模型作為參考，把狀態(tài)估計的方程作為可調(diào)節(jié)部分。這兩部分具有相同物理意義的輸出量，利用兩個部分的輸出量誤差再經(jīng)過反饋校正通道對狀態(tài)觀測值進行修正，使觀測值快速地跟蹤上實際值。模型參考自適應系統(tǒng)的(Model Reference Adaptive System，MRAS)思想有效地提高了全階磁鏈觀測器的動態(tài)性能和抗擾動性能。

三、仿真搭建

圖2 基于全階磁鏈觀測器的異步電機矢量控制系統(tǒng)仿真

圖3全階磁鏈觀測器系統(tǒng)仿真

四、仿真波形分析

圖4dq坐標系下的電流型磁鏈觀測器

圖5 全階磁鏈觀測器

從圖4和圖5比較發(fā)現(xiàn)，在低速區(qū)域，基于全階磁鏈觀測器的控制性能更好。

五、總結(jié)

模型參考自適應系統(tǒng)的(Model Reference Adaptive System，MRAS)思想有效地提高了全階磁鏈觀測器的動態(tài)性能和抗擾動性能。相比較開環(huán)磁鏈觀測器(電流型和電壓型磁鏈觀測器)，全階磁鏈觀測器(閉環(huán)磁鏈觀測器)在全速范圍內(nèi)具有更高的估算精度和參數(shù)魯棒性。

審核編輯：湯梓紅