一种用于异步电机矢量控制的新型滑模转子磁链-动力学与控制学报.PDFVIP

第９卷第１期２０１１年３月 动力 学 与控 制 学报 Ｖｏｌ．９Ｎｏ．１ １６７２６５５３／２０１１／０９ ／０７５４ Ｍａｒ．２０１１ ⑴ ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＤＹＮＡＭＩＣＳＡＮＤＣＯＮＴＲＯＬ 一种用于异步电机矢量控制的新型滑模转子 磁链观测器研究 黄刚　张昌凡 （湖南工业大学电气与信息工程学院，株洲　４１２００８） 摘要　针对异步电机矢量控制需要实现定、转子电路解耦的一个关键问题是准确地观测转子磁链．提出了 一种以异步电机在两相同步旋转坐标系下的定子电流和转子磁链为状态变量的基于滑模变结构思想的转 子磁链观测器，对滑模变结构输入控制信号的设计使得滑模运动速度与轨迹和滑模面的距离相关联，并利 用李亚普诺夫理论证明了算法的收敛性．通过仿真表明，该方法具有较高的转子磁链观测准确度，对转子电 阻的变化具有很强的鲁棒性，能够改善异步电机矢量控制调速系统的动静态性能． 关键词　异步电机，　转子磁链，　滑模观测器 构控制理论在解决复杂的非线性系统问题时取得 引言 了相当的进展．由于滑模变结构控制本质上是一类 异步电机在工业领域中已广泛的应用并发挥 特殊的非线性控制，在一定条件下，它具有对系统 了巨大的作用，但异步电机本身是一个多变量、强 ［４］ 参数和外部干扰呈现不变性 ，正是这一特性使得 耦合的非线性系统，需对其采用适当的控制策略． 用滑模变结构方法设计非线性状态观测器成为一 目前，矢量控制策略广泛地用于高性能异步电机的 ［５］ 个重要的研究方向 ．对于滑模观测器，Ｕｔｋｉｎ最早 控制中，虽然采用矢量控制设计的异步电机驱动系 ［６］ ［７］ 进行了研究工作 ，Ｓｌｏｔｉｎｅ等 把滑模变结构观测 统具有很好的控制性能，但其控制器在设计时需要 ［８］ 器在非线性系统加以应用，Ｗａｌｃｏｔｔ和Ｚａｋ 采用一 有真实准确的电机参数来实现定、转子电路的解 种基于Ｌｙａｐｕｎｏｖ原理来构造不连续项的滑模观测 耦．即无论是转子磁场定向矢量控制，还是其他一 器 ［３］ ．ＺｈｅｎｇＹＨ等 设计了一种非线性自适应滑模 些非线性控制方法，都需要知道转子磁链矢量的幅 观测器，并将该观测器应用于电机控制中．Ａｂ 值和相位．由于转子磁链难以直接测量，通常的方 ［９］ ｄｅｌｋｒｉｍ等 利用滑模观测器对交流电机的转子磁 法是利用方便检测到的量，例如定子电流、电压及 ［３］ 链进行了估计．ＫｉｍＳＭ等 采用自适应滑模观测 转速等，来构造观测器以获得转子磁链．然而由于 器，实现了电机转子磁链的精确估计． 种