基于MRAS的感應(yīng)電機(jī)無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)研究

蘭小川

摘要：文章研究了基于定子電流的模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)（MRASCC）方法來觀測感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和磁鏈，解決了傳統(tǒng)的以電壓模型作為參考模型的模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)所存在的低速時(shí)不能正常工作的問題。該方法用感應(yīng)電機(jī)自身作為參考模型，感應(yīng)電機(jī)的定子模型和電流模型共同作為可調(diào)模型，利用Lyapunov穩(wěn)定性定理推導(dǎo)轉(zhuǎn)速自適應(yīng)率保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：感應(yīng)電機(jī)；矢量控制系統(tǒng)；無速度傳感器；MRASCC；自適應(yīng)系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM34 文章編號(hào)：1009-2374（2016）19-0007-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.004

1 概述

無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)在過去十余年中已得到廣泛應(yīng)用，它的優(yōu)點(diǎn)是：簡化裝置硬件的復(fù)雜性、降低造價(jià)、減小驅(qū)動(dòng)電機(jī)尺寸、取消傳感器電纜和提高可靠性。而由于模型參考自適應(yīng)法原理簡單、易于實(shí)現(xiàn)，在無速度傳感器交流調(diào)速系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。但是目前在生產(chǎn)實(shí)際中所應(yīng)用的模型參考自適應(yīng)法，大多是以電壓模型為參考模型，電壓模型存在低速問題?；诙ㄗ与娏鞯哪Ｐ蛥⒖甲赃m應(yīng)法作為一種新型的方法，它以感應(yīng)電機(jī)本身作為參考模型，解決了電壓模型的電阻壓降問題和純積分運(yùn)算存在的逸走問題，因此基于定子電流的模型參考自適應(yīng)法在實(shí)際應(yīng)用中具有很好的發(fā)展

前景。

2 感應(yīng)電機(jī)數(shù)學(xué)模型

3 基于定子電流的模型參考自適應(yīng)法

利用感應(yīng)電機(jī)本身作為參考模型，電流模型和電機(jī)定子模型作為可調(diào)模型，Lyapunov穩(wěn)定性定理建立自適應(yīng)率。其原理如圖1所示：

3.1 可調(diào)模型

用電動(dòng)機(jī)定子模型SM（stator model）可以算出定子電流矢量的觀測值：

電機(jī)額定參數(shù)：PN=35kW，UN=380V，RS=0.4Ω，Rr=0.5，Ls=0.087H，np=2，Lr=0.088H，Lm=0.085H，J=0.0876kg·m2，D=0.001kg·m2/s。

經(jīng)調(diào)試，磁鏈調(diào)節(jié)器（AψR(shí)）的參數(shù)為Kp=150，KI=200；轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器（ATR）參數(shù)為Kp=1.27，KI=250；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（ASR）參數(shù)為Kp=100，KI=1；自適應(yīng)調(diào)節(jié)器（AAR）的參數(shù)為Kp=1000，KI=2.5。

4.1 在高速時(shí)的仿真

給定轉(zhuǎn)速為1000rpm，其仿真波形如圖4所示。

波形分析：在整個(gè)過程中，轉(zhuǎn)速的觀測值和實(shí)際值的波形基本上重合；加入負(fù)載穩(wěn)態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)速觀測值為1000rpm，轉(zhuǎn)速實(shí)際值為999.3rpm，相差0.7rpm；磁鏈觀測值與實(shí)際值之差很??；電流波形為標(biāo)準(zhǔn)的正弦波。

4.2 在低速時(shí)的仿真

波形分析：在整個(gè)過程中，轉(zhuǎn)速的觀測值和實(shí)際值的波形基本上重合；轉(zhuǎn)速觀測值與實(shí)際值之差在穩(wěn)定狀態(tài)下接近于0；磁鏈觀測值與實(shí)際值之差很??；電流波形為標(biāo)準(zhǔn)的正弦波。

5 結(jié)語

（1）基于定子電流的模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)的矢量控制，具有優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)調(diào)速性能，其響應(yīng)速度很快、磁通的變化很小、穩(wěn)定性很好。由于是直接啟動(dòng)，所以其啟動(dòng)電流很大。（2）基于定子電流的模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)的矢量控制，無論是在高速還是在低速，都有著良好的跟蹤性能。高速時(shí)，轉(zhuǎn)速觀測值與實(shí)際值誤差為1rpm左右；低速時(shí)，轉(zhuǎn)速觀測值與實(shí)際值誤差為0.2rpm。與傳統(tǒng)的以電壓模型為參考模型的模型參考自適應(yīng)法相比，其速度觀測范圍更廣。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）