转子磁链观测检测转子磁链的目的是(1)生成单位矢量,进行直接矢量

转子磁链观测

检测转子磁链的目的是：

（1）生成单位矢量，进行直接矢量控制；（2）进行磁链的闭环控制或补偿控制，使磁链的控制更加精确。直接检测气隙磁链必须在制造电机时预先在某相绕组平面内间隔90 ۫电角度埋入两个磁通传感器，对使用者很不方便。而采用电机以外的其他传感器间接检测磁链，即采用磁链观测器观测磁链则增加了使用电机的主动性，所以受到人们的重视[2,5]。

电流模型转子磁链观测器是通过检测定子电流和转子旋转速度而计算出转子磁链的一种观测方法。计算公式如下所示：

21222

2

12221()11()1m m i T L T p i T L T p ααβββαψωψψωψ⎧

=-⎪+⎪⎨

⎪=+⎪+⎩

（2-14） 电流模型观测器的优点是在整个速度范围内均可以对转子磁链进行观测，但

观测的精度与转子绕组参数的测量（或计算）的准确程度关系很大，而且存在随温度变化和集肤效应随频率的变化，这对精确地观测磁链带来困难。

电压模型转子磁通观测器是通过检测异步电动机定子电压和定子电流而计算出转子磁通的一种观测方法，实现方法如图2-7所示。以下公式给出了在两相静止坐标系下转子磁通的计算公式。

()()()()

2

111

1122111

11

2m m

L dt u

i i R L L L dt u

i i R L L ααααββββσψσψ⎧

=--⎪⎪⎨

⎪=--⎪⎩

⎰⎰ （2-15）

电压模型转子磁链观测器易于实现，因为只需要电压互感器和电流互感器，电路简单，但电压模型磁链观测器一步只能在额定转速的10％以上使用，因为在10％以下的转速范围内，电机的定子电压变得很小，真实值被积分误差和检测误差所淹没，难以保证精度。因此，通常在高速段采用电压模型观测器，而在低速段才使用电流模型观测器。

图2-7电压模型磁链观测器

电压型转子磁链观测器由于使用了纯积分环节，存在直流偏差和初始值问题，为了克服这些问题，在积分环节后串连一个一阶高通滤波器，写出表达式如下：

()()2111112211111211c

m c c

m c L T p u i i R L p L T L T p u i i R L p L T ααααββββσψσψ⎧⎛⎫=--⎪

⎪+⎪⎝⎭

⎨

⎛⎫⎪=-- ⎪⎪+⎝⎭⎩

（2-16） 考虑到

()1121112r

m

L p p e u i i R L L σψ=

--= （2-17） 那么

222211111c c c c c P e T T P p p T T T ψψψ+⎛⎫==+

⎪+++⎝⎭

（2-18） 上式中第一项是磁链观测值，第二项是真值与观测值之间的误差，c T 的选取应该使误差项减小，即选取较大的c T 值；同时c T 太大，对漂移值的抑制作用减弱，而且磁通观测器的动态响应速度变慢，所以实际选取时要综合考虑各种因素。

高性能调速系统中，一般需要设计对误差值进行补偿，以求达到满意的结果。

2221

ˆ11c c c e

T p p

T T ψ

ψ=+

++ （2-19） 2ˆψ

即是计算补偿量的磁链估计值，通过另外的磁链观测器给出。根据选取2ˆψ的方法分类，可以将控制方法分成两类：（1）基于转子磁通指令值（2）有限补偿

的改进电压型转子磁通观测器。

转子磁通指令值补偿首先由日本学者T.Ohtani 提出，其补偿量αβψ

r ˆ为转子磁通指令值，

*+++=

αβαβ

αβψψr c c r c r p

T p T e T 111 （2-20）

相应的观测器结构如图2-8所示。

αβ

r

图2-8用转子磁链指令值计算补偿量