基于MRAS的感應電機無速度傳感器矢量控制系統研究

蘭小川

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

關鍵詞：感應電機；矢量控制系統；無速度傳感器；MRASCC；自適應系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM34 文章編號：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在過去十余年中已得到廣泛應用，它的優點是：簡化裝置硬件的復雜性、降低造價、減小驅動電機尺寸、取消傳感器電纜和提高可靠性。而由于模型參考自適應法原理簡單、易于實現，在無速度傳感器交流調速系統中得到廣泛應用。但是目前在生產實際中所應用的模型參考自適應法，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應法作為一種新型的方法，它以感應電機本身作為參考模型，解決了電壓模型的電阻壓降問題和純積分運算存在的逸走問題，因此基于定子電流的模型參考自適應法在實際應用中具有很好的發展

前景。

2 感應電機數學模型

3 基于定子電流的模型參考自適應法

利用感應電機本身作為參考模型，電流模型和電機定子模型作為可調模型，Lyapunov穩定性定理建立自適應率。其原理如圖1所示：

3.1 可調模型

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

電機額定參數：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。

經調試，磁鏈調節器（AψR）的參數為Kp=150，KI=200；轉矩調節器（ATR）參數為Kp=1.27，KI=250；轉速調節器（ASR）參數為Kp=100，KI=1；自適應調節器（AAR）的參數為Kp=1000，KI=2.5。

4.1 在高速時的仿真

給定轉速為1000rpm，其仿真波形如圖4所示。

波形分析：在整個過程中，轉速的觀測值和實際值的波形基本上重合；加入負載穩態時，轉速觀測值為1000rpm，轉速實際值為999.3rpm，相差0.7rpm；磁鏈觀測值與實際值之差很??；電流波形為標準的正弦波。

4.2 在低速時的仿真

波形分析：在整個過程中，轉速的觀測值和實際值的波形基本上重合；轉速觀測值與實際值之差在穩定狀態下接近于0；磁鏈觀測值與實際值之差很?。浑娏鞑ㄐ螢闃藴实恼也?。

5 結語

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

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（責任編輯：黃銀芳）