基于自適應(yīng)的MRAS模型研究*

曾樹華（湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院　　株洲　412006）

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基于自適應(yīng)的MRAS模型研究*

曾樹華
（湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院株洲412006）

摘要感應(yīng)電機的無速度傳感技術(shù)是電機控制的一個重要研究方法，本文從電機基本方程出發(fā)，推導(dǎo)出模型參考自適應(yīng)的三種常用方法，并比較了三種方法的優(yōu)缺點，為后續(xù)的研究做好準(zhǔn)備。

關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)速估算模型參考自適應(yīng)矢量控制無速度傳感

*湖南教育廳科研項目（編號：14C0759）

在電機的高性能控制策略中，矢量控制是一種很重要的方法［1］。矢量控制系統(tǒng)性能的優(yōu)異相當(dāng)程度上決定于反饋轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確，而在環(huán)境情況惡劣時，速度檢測環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)較大誤差甚至無法安裝使用，故無速度傳感技術(shù)得到重視。無速度傳感常用的方法有很多，其中模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)（MRAS）以其實現(xiàn)簡單、穩(wěn)定性能優(yōu)良等特點成為研究的重點［2-3］，常見的三種MRAS方法是基于轉(zhuǎn)子磁鏈方案的模型參考自適應(yīng)轉(zhuǎn)速辨識算法、基于反電動勢方案的模型參考自適應(yīng)轉(zhuǎn)速辨識算法、基于瞬時無功功率方案的模型參考自適應(yīng)轉(zhuǎn)速辨識算法［4］。

一、基于轉(zhuǎn)子磁鏈模型的速度辨識

依據(jù)兩相靜止坐標(biāo)系下異步電機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，我們可以得到兩種不同形式的轉(zhuǎn)子磁鏈的估算方程：電壓方程與電流方程。其中，電壓方程如式1所示，電流方程如式2所示。

以式1建立參考模型，式2建立可調(diào)模型，依據(jù)Popov超穩(wěn)定性理論，便可以設(shè)計MRAS的轉(zhuǎn)速辨識系統(tǒng)，當(dāng)兩系統(tǒng)輸出相等時，可調(diào)模型中的轉(zhuǎn)速等于實際轉(zhuǎn)速。由于式1中存在純積分環(huán)節(jié)，會引起誤差積累或直流溫票等問題，影響了估計性能。

二、基于反電動勢模型的速度辨識方法

類似于基于轉(zhuǎn)子磁鏈模型，可以由式3建立參考模型，式4建立可調(diào)模型，進行轉(zhuǎn)速辨識。式3不再含積分項，避免了純積分環(huán)節(jié)對系統(tǒng)的影響，改善了估計性能，但定子電阻的影響依然存在。解決的辦法，一是可以實時在線辨識定子電阻，二是可以采用瞬時無功功率模型，將定子電阻從參考模型中去掉。

三、基于瞬時無功功率的MRAS的原理

無功功率的計算公式

由此可以直接檢測電壓電流計算無功功率，又因為電流可以由下式計算

故5式可由下式表達

以式5建立參考模型，式7建立可調(diào)模型，進行轉(zhuǎn)速辨識的方法就是基于瞬時無功功率的MRAS方法，但該方法稍復(fù)雜。

四、總結(jié)

本文介紹了三種MRAS方法的原理，給出了三種模型方程，并對三種方法的優(yōu)缺點進行了比較，為進一步研究MRAS做好準(zhǔn)備。

參考文獻

［1］王成元，夏加寬，孫宜標(biāo).現(xiàn)代電機控制技術(shù)［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2012.

［2］鄭澤東，李永東，王琛琛.異步電機全階自適應(yīng)磁鏈觀測和速度辨識研究［J］.電氣傳動，2006，36（7）：7－10.

［3］曾樹華，李目.基于轉(zhuǎn)子磁鏈誤差的MRAS速度觀測器優(yōu)化設(shè)計［J］.煤礦機械，2016，37（2）：5-7.

［4］黃劭剛，宋鳳林，洪劍鋒，陳健強.基于變參數(shù)MRAS法的異步電機矢量控制研究［J］.特微電機2016，44（2）62-66.

Study on the Model Reference Adaptive Methods Based on Adaptation

Zeng Shuhua
(Hu'nan Railway College of Science & Technology Zhuzhou 412006)

AbstractSpeed sensing technology of induction motor is an important research direction of motor control.The paper derived three methods of MRAS according to the basic equation of the motor and the theadvantages and disadvantages have been summarized.So the paper have been ready for the follow-up study.

KeywordsSpeed estimation MRAS Vector control Voltage model

中圖分類號TM301.2

文獻標(biāo)識碼A

文章編號160504-7266

作者簡介

曾樹華（1980-），湖南衡陽人，碩士，副教授，研究方向：電機控制。