全阶模型磁链观测器学习

mengmianren

导读：本期主要介绍异步电机的全阶磁链观测器。从工作原理到带入到矢量控制中，比较不同观测器的估计效果对电机控制性能的影响大小。

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一、研究背景
磁链是高性能交流感应电机调速系统实现的关键，而磁链在实际应用中一般不采用传感器直接检测，所以现代交流电力传动控制系统通常用磁链观测模型来进行估计。

异步电机磁链观测的准确性直接影响电机控制的准确性和稳定性。传统的开环电流模型和电压模型在低速段和高速段都受到电机参数等因素的限制，严重制约电机的输出特性。全阶磁链观测器是闭环系统，通过对反馈矩阵的设计，可以在全速范围内能较为准确的估计定、转子磁链。

二、工作原理



图1全阶磁链观测器系统结构框图

全阶磁链观测器的主要思想是将感应电机模型作为参考，把状态估计的方程作为可调节部分。这两部分具有相同物理意义的输出量，利用两个部分的输出量误差再经过反馈校正通道对状态观测值进行修正，使观测值快速地跟踪上实际值。模型参考自适应系统的（Model Reference Adaptive System，MRAS）思想有效地提高了全阶磁链观测器的动态性能和抗扰动性能。

三、仿真搭建



图2 基于全阶磁链观测器的异步电机矢量控制系统仿真



图3全阶磁链观测器系统仿真
四、仿真波形分析


图4dq坐标系下的电流型磁链观测器


图5 全阶磁链观测器

从图4和图5比较发现，在低速区域，基于全阶磁链观测器的控制性能更好。
五、总结
模型参考自适应系统的（Model Reference Adaptive System，MRAS）思想有效地提高了全阶磁链观测器的动态性能和抗扰动性能。相比较开环磁链观测器（电流型和电压型磁链观测器），全阶磁链观测器（闭环磁链观测器）在全速范围内具有更高的估算精度和参数鲁棒性。