一種實(shí)時(shí)修正解耦參數(shù)的優(yōu)化矢量控制方法

李皎潔，蘇中義，張向鋒

(上海電機(jī)學(xué)院，上海200240)

    摘要：提出了一種實(shí)時(shí)修正感應(yīng)電動(dòng)機(jī)矢量控制中解耦參數(shù)的方法。在矢量控制的電壓解耦計(jì)算中增加了參數(shù)修正計(jì)算，通過可測量的參數(shù)值推導(dǎo)解耦電壓參數(shù)，并實(shí)時(shí)更新，矢量控制的解耦參數(shù)能跟隨電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)的變化，提高了解耦的效用。仿真結(jié)果表明該方法是有效的。

    關(guān)鍵詞：矢量控制；感應(yīng)電動(dòng)機(jī)；交叉解耦；參數(shù)修正

    中圖分類號(hào)：TM346  文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A  文章編號(hào)：1004—7018(2008)05—0046—03

0引言

    感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電流、電壓、磁通和電磁轉(zhuǎn)矩等變量存在復(fù)雜的耦合關(guān)系。針對(duì)這個(gè)問題，許多矢量控制策略被提出，但是它們?cè)趹?yīng)用中都不可避免地存在電機(jī)參數(shù)敏感性以及噪聲抑制等問題^[6]。眾多的矢量控制策略中以基于轉(zhuǎn)子磁場定向構(gòu)成的控制系統(tǒng)最為常見，它的可控電壓模式不僅易于實(shí)現(xiàn)解耦，而且控制結(jié)構(gòu)大大簡化。在基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制的解耦計(jì)算中，解耦項(xiàng)的參數(shù)往往是恒定值，但是實(shí)際環(huán)境下的電機(jī)參數(shù)敏感變化，導(dǎo)致定子電流的勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量的耦合不能****消除，降低了系統(tǒng)性能。

    針對(duì)這個(gè)問題，本文提出一種優(yōu)化矢量控制方法，根據(jù)可測量的參數(shù)值推算解耦電壓。通過實(shí)時(shí)修正解耦參數(shù)，使得解耦計(jì)算符合當(dāng)前的電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)交叉耦合的完全解耦，降低參數(shù)敏感對(duì)控制性能的影響。最后本文通過對(duì)控制過程的仿真驗(yàn)證了該方法的有效性。

1感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等效模型

     M-T同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下,感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型[1]可描述為:

式中：ω₁為定子磁場旋轉(zhuǎn)速度，ω_s為轉(zhuǎn)差角速度，P為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)，Ψ₂為轉(zhuǎn)子磁鏈。

    考慮到電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)性能的討論，引入電機(jī)拖動(dòng)公式：

式中：σ為定子瞬間電感系數(shù)，分別為電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩，P為極對(duì)數(shù)，J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可得M-T同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的等效模型結(jié)構(gòu)，如圖l所示。

  2解耦參數(shù)的實(shí)時(shí)修正方法

    由圖1可見,決定轉(zhuǎn)子磁鏈Ψ₂穩(wěn)態(tài)值的勵(lì)磁電流分量iM1和決定電磁轉(zhuǎn)矩Te穩(wěn)態(tài)值的轉(zhuǎn)矩電流分量iT₁之間存在交叉耦合,需要解耦.針對(duì)這個(gè)問題，前人提出了很多種交叉耦合的解耦算法，如對(duì)角矩陣解耦法、單位矩陣解耦法、前饋控制解耦法，反饋控制解耦法等，這些方法在參數(shù)不變的情況下都能十分有效地解耦。但是電機(jī)運(yùn)行時(shí)其參數(shù)不斷變化，導(dǎo)致解耦算法產(chǎn)生偏差，電機(jī)的控制性能也受到影響。

 

    反饋解耦算法是矢量控制交叉解耦中常見的解耦算法，它將感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的M、T軸電流的反饋量用于電動(dòng)機(jī)解耦電壓的計(jì)算，并將其引入電機(jī)控制電壓輸入端進(jìn)行疊加補(bǔ)償。這種解耦算法是建立在定子電流反饋量無延遲，和交叉耦合項(xiàng)中的電機(jī)自感系數(shù)Ls、漏感系數(shù)σ的計(jì)算估算值和實(shí)際值高度吻合基礎(chǔ)上的。當(dāng)電機(jī)參數(shù)改變或者運(yùn)行頻率改變時(shí)，解耦電壓的計(jì)算值與實(shí)際值之間分別存在偏差不可能達(dá)到完全解耦[7]。本文以反饋解耦法為例，提出實(shí)時(shí)計(jì)算等效解耦參數(shù)的方法，反饋解耦法的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

則式(7)就是解耦項(xiàng)修正公式，根據(jù)這個(gè)公式可由電機(jī)測量參數(shù)推導(dǎo)交叉耦合項(xiàng)的值，在解耦算法中應(yīng)用該值，實(shí)時(shí)修正交叉解耦項(xiàng)的大小，則可保證解耦電壓總是與實(shí)際運(yùn)行參數(shù)匹配。將式(7)中的ω₁Lsσ一代人反饋電壓解耦算法中，得實(shí)時(shí)解耦控制電壓公式為：

式