如何在電機(jī)全速范圍內(nèi)獲得準(zhǔn)確的磁鏈？

一、引言

磁鏈估計(jì)是高性能交流感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的重要組成部分。而磁鏈在實(shí)際應(yīng)用中一般不用傳感器直接檢測，所以現(xiàn)代交流電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)常用磁鏈估計(jì)模型來估算磁鏈。在電機(jī)運(yùn)行過程中，要考慮磁飽和、溫度等干擾信號對電機(jī)參數(shù)造成偏差的影響，所以如何在電機(jī)全速范圍內(nèi)獲得準(zhǔn)確的磁鏈即提高磁鏈觀測器的參數(shù)魯棒性成為眾多學(xué)者的研究內(nèi)容。

轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器利用定子電壓、定子電流或轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號觀測出轉(zhuǎn)子磁鏈的相位和幅值。如果轉(zhuǎn)子磁鏈的相位觀測不準(zhǔn)，那么定子電流的勵(lì)磁分量與轉(zhuǎn)矩分量就不能實(shí)現(xiàn)完全的解耦，可能會(huì)造成系統(tǒng)的振蕩甚至不穩(wěn)定。

如果觀測出轉(zhuǎn)子磁鏈的幅值偏大，會(huì)使得電機(jī)運(yùn)行在弱磁狀態(tài)，減小電機(jī)的帶載能力；如果觀測出轉(zhuǎn)子磁鏈的幅值偏小，會(huì)導(dǎo)致過大的勵(lì)磁電流，使電機(jī)的鐵心飽和，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致繞組過熱而燒壞電機(jī)。

因此決定整個(gè)矢量控制系統(tǒng)性能優(yōu)劣的最為關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器。

二、不同坐標(biāo)系下的電流型磁鏈觀測器

根據(jù)描述磁鏈與電流的關(guān)系的磁鏈方程來計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈，所得的模型叫做電流模型。電流模型可以在不同的坐標(biāo)系上獲得。

2.1 在兩相靜止坐標(biāo)系下的電流模型

在兩相alpha、beta坐標(biāo)系下的電壓方程：

由上可以得到靜止坐標(biāo)系下的基于電流模型的轉(zhuǎn)子磁鏈向量表達(dá)式如下（標(biāo)量形式）：

也可以表達(dá)成靜止坐標(biāo)系下的復(fù)矢量形式：

2.2 在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流模型

圖2 兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流型轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器模型

相關(guān)公式如下：

三、不同坐標(biāo)系下的電流型磁鏈觀測器仿真實(shí)現(xiàn)

3.1、靜止坐標(biāo)系下的電流型磁鏈觀測器（標(biāo)量形式）

圖3 電流型磁鏈觀測器模型（標(biāo)量）

圖4 波形變化情況

3.2、靜止坐標(biāo)系下的電流型磁鏈觀測器（復(fù)矢量形式）

圖5 電流型磁鏈觀測器模型（復(fù)矢量）

圖6 波形變化情況

3.3、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流型磁鏈觀測器

圖7 電流型磁鏈觀測器模型

圖8 波形變化情況

審核編輯：劉清