異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真與應(yīng)用
林貞發(fā)，游林儒，莊桂玉，李敏，胡慶華
（華南理工大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與工程學(xué)院，廣州510640）
摘要：無速度傳感器感應(yīng)電機(jī)具有價(jià)格低和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，為取代速度傳感器，提出了一種基于ims320lf2812 dsp的無位置傳感器異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)。文章主要介紹了矢量控制的基本方程，并根據(jù)這些方程建立模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)( mras)來估計(jì)轉(zhuǎn)子磁鏈，最后通過matlab/simul/nk仿真與基于dsp的無速度傳感器異步電動(dòng)機(jī)矢量控制實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了該仿真和實(shí)際電機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試都具有足夠辨識(shí)精度，高動(dòng)靜態(tài)性能和高控制效果。
關(guān)鍵詞：矢量控制；無位置傳感器控制；模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)；matlab/simulink
中圖分類號(hào)：tm343; tp273 +.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號(hào)：1001-6848( 2010)04-0030-04
0引 言
在異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)中需要轉(zhuǎn)速信息來保證轉(zhuǎn)子磁鏈的準(zhǔn)確定向，傳統(tǒng)的測(cè)試方法是在電機(jī)軸上安裝速度傳感器。這不僅降低了抗干擾和可靠性，還增加系統(tǒng)復(fù)雜性和成本，不適應(yīng)惡劣環(huán)境，且在許多環(huán)境下實(shí)際安裝測(cè)試設(shè)備也有困難。迄今為止，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)做了大量這方面的研究，提出了多種典型的估計(jì)算法。本文提出的基于t模型自適應(yīng)系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)子磁鏈位置估算的算法，能較好地實(shí)現(xiàn)矢量控制勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流的解耦。并通過rms320lf2812 dsp系統(tǒng)硬件平臺(tái)加上值pc中的labview及can-usb通信模塊進(jìn)行在線調(diào)試方法，保證了磁鏈觀測(cè)的準(zhǔn)確性。
1交流異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制
異步電動(dòng)機(jī)矢量控制的基本構(gòu)想是通過將三相異步電動(dòng)機(jī)的物理模型轉(zhuǎn)換成直流電動(dòng)機(jī)的模式，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和磁鏈的控制完全解耦，再分別控制轉(zhuǎn)矩電流分量和磁鏈電流分量，使電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩電流分量成相互獨(dú)立可控關(guān)系，從而得到與直流電動(dòng)機(jī)相應(yīng)的控制特性。異步電機(jī)的數(shù)學(xué)控制方程式如下：電壓方程：
由于轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶炕浥cd軸相重合；而轉(zhuǎn)子磁鏈在q軸上的分量為零，則此時(shí)的磁鏈方程如下：
轉(zhuǎn)矩方程和機(jī)械方程：
電壓方程和磁鏈方程，可以推導(dǎo)出轉(zhuǎn)子磁鏈和轉(zhuǎn)差為：
由上面公式推導(dǎo)可得異步電機(jī)矢量變換及解耦數(shù)學(xué)模型如圖1所示。
2磁鏈估算模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)（mras）與轉(zhuǎn)速估計(jì)
2.1磁鏈估算模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)(mras)
模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)利用了兩個(gè)不同結(jié)構(gòu)（在不同輸入變量下估計(jì)相同狀態(tài)變量）模型的冗余。兩個(gè)模型都是參專靜態(tài)參考模型，基于ⅱ模型結(jié)構(gòu)如圖2。可知通過圖2左上方框圖的（電流模型）定子模型求得的轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶抗烙?jì)s上標(biāo)為靜態(tài)的來自電流模型。和從圖2右上方（電壓模型）轉(zhuǎn)子模型得到的轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶抗烙?jì)為靜態(tài)的來自電壓模型。
該模型結(jié)合了兩個(gè)靜態(tài)模型，當(dāng)在低速的時(shí)候，由于電壓模型的反電動(dòng)勢(shì)非常低（即使在零速度下的零反 |
