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一种无速度传感器矢量控制系统的研究* Research of a Speed-Sensorless Vector Control System （南阳理工学院 473004 ）张凤蕊 翟天嵩 Zhang Fengrui ，Zhai Tiansong 本文基于同步轴系下的感应电动机电压磁链方程式，提出了一种感应电动机转子磁场定向的矢量控制 摘要： 方法，利用在同步轴系中 q 轴电流的误差信号实现对电机速度的估算。在该无传感器矢量控制系统中，由于 采用了经典的 PI 调节器，使得控制系统更为简单。最后利用 MATLAB 建立的该无传感器矢量控制系统的仿 真模型，通过仿真验证了本文所提出的无传感器矢量控制系统具有良好的动态和静态性能。 关键词：感应电动机 无传感器矢量控制 速度估算 中图分类号：TM921.5 文献标识码：A Abstract: Based on the synchronous reference frame, the voltage equations in terms of flux linkage of induction motor was deduced in this paper, a vector-controlled approach based on the rotor field orientation control was proposed as well. Error signal of the stator q-axis current in the synchronous reference frame was utilized to attain the induction motor speed. Because classical PI controllers was used, the structure of the sensorless vector control was very simple. Simulation results based on MATLAB 6.1 demonstrate that the proposed vector control scheme is valid, and the dynamic and static performance are quit well. Keywords:Induction motor Sensorless vector control Speed estimation 1 前言 在感应电动机转速闭环控制中一般需要电动机的转速信息，但如果采用速度传感器，则不仅提高了 成本，并且会给安装带来一些不便，使其可靠性降低。理论上通过异步电动机的电压和电流可以实时计 算出转速，从而可以不使用速度传感器。无传感器控制带来以下优点：降低了系统成本，增强了系统的 抗干扰性和可靠性，减少了电动机的轴项尺寸等。因此，近年来异步电动机的无传感器控制成了电气传 动领域的一个重要研究方向。 在无传感器的异步电动机的矢量控制中已经提出了许多转速的估算方法[1,2,3] 。目前采用的主要方法 有直接估算法、模型参考自适应法、滑模变结构法、基于人工神经网络自适应法等转速辨识方法，在这 些方法中，有些依赖电机参数，使得速度估算误差较大，有些计算复杂且不易实现。 本文根据转子磁场定向的基本原理，和基于同步轴系下的感应电动机电压磁链方程式，提出了一种 感应电动机转子磁场定向的矢量控制方法，利用在同步轴系中 q 轴电流的误差信号实现对电机速度的估 算。在该无传感器矢量控制系统中，由于采用了经典的 PI 调节器，没有使用传统的磁链观测器，使得 控制系统更为简单。然后利用 MATLAB 动态仿真验证了本文所提出的无传感器矢量控制方法的正确性， 同时也表明该控制方法简单易行，且具有良好的动态和静态性能。 2 矢量控制的基本方程式 根据转子磁场定向的矢量控制三相异步电动机的电压方程、磁链方程[3] [6]，可得感应电动机在转子 磁场定向后的定子电压磁链方程式： *张凤蕊：硕士 讲师 河南省自然科学基金项目(资助号：0511012900) ；河南省科技厅科技攻关项目(资助号：0424220170)