感应电动机转子磁通观测的一种方法
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圈 １
、
电 流 模 型
但转 子磁链 的大 小 和位 置 、 子 磁链 的准 确 估计 对 转 电机 的控 制性能 以及 转速 的估计 都非 常关键 … 。
要得 到 转子 磁链 矢量 的幅值 和相位 ， 过 传感 通 器 直接检 测磁链 并 不 可行 ， 以 只能 通过 感 应 电动 所 机 的磁链 模型进 行 计 算 ， 型分 为 电流模 型 和 电压 模
Ａｂｓｒ ｔ：Ｉ ｈｅｒ ｔｒ ｌｕ ｔａｃ ｎ ｔ ｏｏ －ｆ ｘ－ｏ ｅ ｔ ｄ ｖ ｃｏ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｆｉ ｕ ｔｏ ｔｒ ，ｔｉ ｅ ｙ ｉ ｉ ｒ ｎ ｅ ｅ ｔｒｃ ｎｒ ｌｓ ｓｅ ｏ ｎｄ ｃ ｉｎ ｍｏ ｏ ｓ ｉ ｓｖ ｒ ｍｐｏｔ ｎ ｏ ｅ ｔｍａｅ ｔ ｏｏ ｒａ ｔｔ ｓｉ ｔ ｈｅｒ ｔｒ ｌ ｘ ｐｒｃ ｓ ｌ Ｕｓ ａｌ ｈｅ ｓｚ ｎ ｏ ａｉｎ ｆｍ ｇ ｔ ｌｎ ｖ ｃｏ ｓｃ ｌ ｕ ａｅ ｙ ｔｅ ｍａｈ ｍａ ｉａ ｄ ｌｏ ｔｒ ｕ ｉｇ ｆｕ ｅ ｉｅｙ． ｕ ｌｙ ｔ ｉｅ ａ ｄ ｌｃ ｔｏ ｏ ａ ｎｅｉ ｉｋ ｅ ｔｒｉ ａｃ ｌｔ ｄ ｂ ｈ ｔ ｅ ｔｃ ｌｍｏ ｅ ｆｍｏ ｏ ｓｎ ｃ ｔ ｅ ｓａｏ ｏｔｇ ｎｄ ｃ ｒｅ ｔｄｅｅ ｔｄ． ｆｕ ｔｏ ｏ ｈ ｔ ｔｒｖ ｌａ ｅ ａ ｕ ｒ ｎ ｔｃｅ Ａ ｘ ｍｅｈ ｄ ｃ ｍｂｉ ｎ ｕ ｒ ｎ ｄｅ ｎ ｏ ｔｇ ｏ ｌｗａ ｒ ｓ ｎｅ Ｔｈｅｖ ｒａ ｌ ｎｉｇ ｃ ｒｅ ｔｍｏ ｌａ ｄ ｖ ｌａ ｅｍ ｄｅ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔｄ． ａ ｉ— ｂｌ ｏ ｆｉｉ ｎ ｆｗｅ ｇ ｋ ｈ ｗｏ ｍｅ ｈ ｄ ｒ ｎ ｔｅ ｌｗ ｎ ｇ ｐｅ ｄｒ ｓ ｅ ｔｖ ｌ ａ ｄ ｔａ ｓｔｓ ｏ ｔ ｌ Ｓｍ ｕａ ｉｎ ｅ ｃ ｅｆｃｅ ｔｏ ｉｈｔｍａ ｅｓｔｅ ｔ ｔ ｏ ｓｗｏ ｋ ｉ ｈ ｏ ａ ｄ ｈｉｈ ｓ ｅ ｅ ｐ ｃｉｅ ｙ， ｎ ｒ ｎ ｉ ｍ ｏ ｈｙ． ｉ ｌｔｏ ａ ｘ ｅｉ ｅ ｍｏ ｓｒ ｔ ｈａ ｈ ｅ ｍｅｈｏ ａ ｉｈ ａ ｃ ａ ｙ． ｎｄ ｅ ｐ ｒｍ ｎｔｄｅ ｎ ｔａｅ ｔ ｔｔ ｅ ｎ ｗ ｔ ｄ ｈ ｓ ｈｇ ｃ ｕｒｃ Ｋ ｅ ｏ ｄ ｍａ ｎ ｔｃ ｌｎ ｅ ｔｒ； ｕ ｅ ｔｍｏ ｅ ； ｏｔｇ ｄｅ ｖ ｒａ ｅ ｃ ｅｆｃｅ ｆｗｅｇ ｔ ｙ ｗ ｒ ｓ： ｇ ｅｉ ｉ ｋ ｖ ｃ ｏ ｃ ｒ ｎ ｄ ｌ ｖ ｌａ ｅ ｍｏ ｌ； ａ ｂｌ ｏ ｆｉｉｎｔｏ ｉｈ ｉ
通过 变系数加权 ， 得两种模 型在低速 和高速时分别起作用 ， 使 且平 滑过渡 。仿真 和实验论证该方 法具 有 了较高 的准
确性 。
关键 词 ： 链 矢 量 ； 磁 电流 模 型 ； 电压 模 型 ； 系 数 加权 变 中 图分 类 号 ：Ｍ３ ６ Ｔ ４ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０４ ７ １ （０ １ ０ － ０ ０ ０ １０ － ０８ ２ １ ）２ ０ ３ — ３
要 ： 子磁 场定 向矢 量控 制系统 中 ， 转 转子磁链 的准确估算 至关 重要 ， 通常通过检测 定子 电压 、 电流并结合 电
机 的数 学 模 型 来 检 测 转 子 磁 链 矢 量 的大 小 和位 置 。 文 章 介 绍 了 一 种 电 流 模 型 和 电 压 模 型 相 结 合 的 磁 链 观测 方 法 ，
本 文在 比较 电压 、 电流模 型各 自优 缺 点 的基 础 上 ， 出一种把 两者 结合起 来估 算转 子磁链 的方 法 ， 提 既 克服 了各 自的缺 点 ， 利用 了各 自的优 点 。最 后 又 给 出的仿 真 和实验 结 果 波 形 ， 明该 方 法 能 在更 宽 证
设计 分斩
… …
ｃ，
： 砌 ／
￡ ｚ
… 一 … … … … … … … — … ．
触持电棚 ２１ 第 期 ０ 年 ２ １
感 应 电动机 转 子 磁 通 观 测 的 一 种 方 法
韩 美佳 ， 杨振 强 ， 忠伟 刘
（ 大连 理 工 大学 ， 宁 大 连 １６２ ） 辽 １０ ３
摘
模 型两种 。
分别 表示 由电流 模型计 算 得 到 的 坐
后， 即可 由
标上 的 磁 链 矢 量 值 。 三 相 定 子 电 流 ｉ、 ｉ ｉ 。经
Ｃａｋ 变 换得 到 坐标 上 的电流 ｉ ｌ ｅ ｒ
感应 电动 机数学 模型 推得转 子磁链 矢量计 算公 式 ：
ｒ
０引 言
要 实 现 电机 的 高精 度 转速 控 制 ， 且不 使 用 昂贵 的高分 辨率传 感器 ， 现通 常利 用 基 于磁 场 定 向的无
速度传 感器 矢量控 制 系统 得 以 实现 ， 中转 子磁 场 其 定 向控 制 的应用最 为普 遍 。转子磁 场定 向控 制使转 子磁链 和转 子 电磁 转 矩进行 解耦 控制 。磁链 仅 由励 磁 电流产 生 ， 与转矩 电流 无关 ； 而 在保证 转子 磁链保
Ｒｏｔ ｒ Ｆｌｘ ｂ ｅ ｖ ｒ ｆ ｎ ｃ ｉ ｎ ｏ ｏ ｓ ｏ ｕ Ｏ ｓ ｒ ｅ ｏｒ Ｉ ｄｕ ｔｏ ｎ ｔ ｒ
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１转 子 磁 通 观 测 方 法
１ １电流模 型和 电压模 型介绍 ．
两 相 静 止 坐标 系 上 转 子磁 链 矢 量 的 电流 模
型如 图 １ 所示 。
持不 变 的前 提下 ， 矩 仅 由转 矩 电流 控制 且 呈 线性 转
关 系 。解耦 使得 感 应 电动机 的控 制 变得 简 单 清 晰 ，
、
电 流 模 型
但转 子磁链 的大 小 和位 置 、 子 磁链 的准 确 估计 对 转 电机 的控 制性能 以及 转速 的估计 都非 常关键 … 。
要得 到 转子 磁链 矢量 的幅值 和相位 ， 过 传感 通 器 直接检 测磁链 并 不 可行 ， 以 只能 通过 感 应 电动 所 机 的磁链 模型进 行 计 算 ， 型分 为 电流模 型 和 电压 模
Ａｂｓｒ ｔ：Ｉ ｈｅｒ ｔｒ ｌｕ ｔａｃ ｎ ｔ ｏｏ －ｆ ｘ－ｏ ｅ ｔ ｄ ｖ ｃｏ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｆｉ ｕ ｔｏ ｔｒ ，ｔｉ ｅ ｙ ｉ ｉ ｒ ｎ ｅ ｅ ｔｒｃ ｎｒ ｌｓ ｓｅ ｏ ｎｄ ｃ ｉｎ ｍｏ ｏ ｓ ｉ ｓｖ ｒ ｍｐｏｔ ｎ ｏ ｅ ｔｍａｅ ｔ ｏｏ ｒａ ｔｔ ｓｉ ｔ ｈｅｒ ｔｒ ｌ ｘ ｐｒｃ ｓ ｌ Ｕｓ ａｌ ｈｅ ｓｚ ｎ ｏ ａｉｎ ｆｍ ｇ ｔ ｌｎ ｖ ｃｏ ｓｃ ｌ ｕ ａｅ ｙ ｔｅ ｍａｈ ｍａ ｉａ ｄ ｌｏ ｔｒ ｕ ｉｇ ｆｕ ｅ ｉｅｙ． ｕ ｌｙ ｔ ｉｅ ａ ｄ ｌｃ ｔｏ ｏ ａ ｎｅｉ ｉｋ ｅ ｔｒｉ ａｃ ｌｔ ｄ ｂ ｈ ｔ ｅ ｔｃ ｌｍｏ ｅ ｆｍｏ ｏ ｓｎ ｃ ｔ ｅ ｓａｏ ｏｔｇ ｎｄ ｃ ｒｅ ｔｄｅｅ ｔｄ． ｆｕ ｔｏ ｏ ｈ ｔ ｔｒｖ ｌａ ｅ ａ ｕ ｒ ｎ ｔｃｅ Ａ ｘ ｍｅｈ ｄ ｃ ｍｂｉ ｎ ｕ ｒ ｎ ｄｅ ｎ ｏ ｔｇ ｏ ｌｗａ ｒ ｓ ｎｅ Ｔｈｅｖ ｒａ ｌ ｎｉｇ ｃ ｒｅ ｔｍｏ ｌａ ｄ ｖ ｌａ ｅｍ ｄｅ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔｄ． ａ ｉ— ｂｌ ｏ ｆｉｉ ｎ ｆｗｅ ｇ ｋ ｈ ｗｏ ｍｅ ｈ ｄ ｒ ｎ ｔｅ ｌｗ ｎ ｇ ｐｅ ｄｒ ｓ ｅ ｔｖ ｌ ａ ｄ ｔａ ｓｔｓ ｏ ｔ ｌ Ｓｍ ｕａ ｉｎ ｅ ｃ ｅｆｃｅ ｔｏ ｉｈｔｍａ ｅｓｔｅ ｔ ｔ ｏ ｓｗｏ ｋ ｉ ｈ ｏ ａ ｄ ｈｉｈ ｓ ｅ ｅ ｐ ｃｉｅ ｙ， ｎ ｒ ｎ ｉ ｍ ｏ ｈｙ． ｉ ｌｔｏ ａ ｘ ｅｉ ｅ ｍｏ ｓｒ ｔ ｈａ ｈ ｅ ｍｅｈｏ ａ ｉｈ ａ ｃ ａ ｙ． ｎｄ ｅ ｐ ｒｍ ｎｔｄｅ ｎ ｔａｅ ｔ ｔｔ ｅ ｎ ｗ ｔ ｄ ｈ ｓ ｈｇ ｃ ｕｒｃ Ｋ ｅ ｏ ｄ ｍａ ｎ ｔｃ ｌｎ ｅ ｔｒ； ｕ ｅ ｔｍｏ ｅ ； ｏｔｇ ｄｅ ｖ ｒａ ｅ ｃ ｅｆｃｅ ｆｗｅｇ ｔ ｙ ｗ ｒ ｓ： ｇ ｅｉ ｉ ｋ ｖ ｃ ｏ ｃ ｒ ｎ ｄ ｌ ｖ ｌａ ｅ ｍｏ ｌ； ａ ｂｌ ｏ ｆｉｉｎｔｏ ｉｈ ｉ
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关键 词 ： 链 矢 量 ； 磁 电流 模 型 ； 电压 模 型 ； 系 数 加权 变 中 图分 类 号 ：Ｍ３ ６ Ｔ ４ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０４ ７ １ （０ １ ０ － ０ ０ ０ １０ － ０８ ２ １ ）２ ０ ３ — ３
要 ： 子磁 场定 向矢 量控 制系统 中 ， 转 转子磁链 的准确估算 至关 重要 ， 通常通过检测 定子 电压 、 电流并结合 电
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速度传 感器 矢量控 制 系统 得 以 实现 ， 中转 子磁 场 其 定 向控 制 的应用最 为普 遍 。转子磁 场定 向控 制使转 子磁链 和转 子 电磁 转 矩进行 解耦 控制 。磁链 仅 由励 磁 电流产 生 ， 与转矩 电流 无关 ； 而 在保证 转子 磁链保
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两 相 静 止 坐标 系 上 转 子磁 链 矢 量 的 电流 模
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持不 变 的前 提下 ， 矩 仅 由转 矩 电流 控制 且 呈 线性 转
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