基于自抗扰控制器的异步电机矢量控制
栏目:新闻中心 发布时间:2020-11-23 14:30


(清华大学电机工程与利用电子技巧系,北京100084)实际,设计并实现了基于自抗扰把持器的异步电机矢量把持计划。电机厂家通过上述分析可以总结出电动机工作原理为:当电动机的三相定子绕组(各相差120度电角度),通入三相对称交流电后,将产生一个旋转磁场,该旋转磁场切割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路),载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力,从而在电机转轴上形成电磁转矩,驱动电动机旋转,并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。将电机模型中的耦合项及参数摄动视为体系扰动,采取扩大状况观测器进行观测并加以弥补,简化了体系结构,进步了响应速度。为减小运算量,对自抗扰把持器的典范结构作了简化处理,使把持周期缩短约1/2,进步了实时把持机能。仿真跟物理TD通过积分的方法,可得到输入信号狭义导数的疾速跟踪信号,并且使信噪比有较大的进步;同时在输入信号阶跃跳变时安排适度进程,可有效降落超调NL-PD采取非润滑反馈方法,使稳态误差以指数情势成数量级减小,因此可能只用比例跟微分环节设计把持器,避免了积分的副作用。
  ESO通过扩大一维的方法,可实时估计体系的扰动(包含外部烦扰跟内部模型的一直定性局部),并加以弥补,使体系线性化为积分器串联型结构,简化了把持对象,便于进步把持机能其中:可见,转子磁链j完全受控于isd,若坚持j不变,则电机的电磁转矩正比于isq,磁链跟转矩实现理解耦定子电压方程中存在isd与“的交叉耦合,给把持带来一定难度。
  利用ADRC的特点,体系中的交叉耦合项以及参数不正确导致的模型误差均可归于模型扰动,可采取ESO进行观测跟弥补为了使电机运行进程中不致过流,必须对励磁电流跟转矩电流进行限幅把持,因此采取所示的转子磁场定向双闭环把持计划,即采取4个把持器分辨调节。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速,转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生电动势和电流,并与磁场相互作用产生电磁转矩,实现能量变换。其拥有结构简单、运行可靠、价格便宜等优点。
  另外,在电机运行进程中,受温升影响,转子电阻是变更最大的电机参数,对体系机能影响也最大针对这些模型扰动,以磁通调节为例,可树破其ESO模型,如下式所示:其中:fr为ESO观测得到的转子磁链幅值;iSd为磁链调节的输入把持量,也是d轴电流调节的给定值;Rr为程序设定的转子电阻值;Z0为参数摄动导致体系扰动的观测值。
  不磁链微分输出;TD相应只起到滤波的作用,避免给定值渐变引起超调,因此用个别的滤波环节取代;NL-PD也只有比例P参加调节比较于带有非线性微分调节的典范ADRC模型,简化的体系结构简单,盘算量减小约1/2,响应速度快,可达到很好的实际把持机能同样的,可能树破其余环节的ADRC模型,如下式所示上述模型考虑了尽可能多的已知项,其余难于处理的耦合项及参数扰动项归于体系扰动,并加以观测这样,采取四个一阶ADRC实现了转子磁场定向矢量把持的转速与磁通双环调节。电机厂家通过上述分析可以总结出电动机工作原理为:当电动机的三相定子绕组(各相差120度电角度),通入三相对称交流电后,将产生一个旋转磁场,该旋转磁场切割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路),载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力,从而在电机转轴上形成电磁转矩,驱动电动机旋转,并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。体系结构比较简单,同时考虑了定子电压方程耦合项,以及模型参数变更的影响,鲁棒性较强2数字仿真与物理仿真结果表明,绝对传统的PI调节器把持方法,ADRC调节速度比较快,动态速降较低,而且无超调,表明后者存在更强的阻尼力跟更大的牢固裕量2.2物理电机运行于45Hz,假如突加负载,转矩电流及电压会达到限幅值,对动态调节有一定的影响。因此,为显示体系对进程为宜,如所示。另外,为验证体系的参数鲁棒性,实验考察了转子电阻的变更对把持机能的影响。考虑电机温度的变更范畴,转子电阻的变更个别不超过原值的40%而定量变动转子电阻的实际值难以实现,因此实验时采取参数绝对摄动原理,通过转变把持器中转子电阻设定值来近似实际值摄动。bc分辨为转子电阻设定值为实际值的60%跟140%情况下的实验波形自抗扰把持体系负载突卸实验波形实验结果表明,体系空载启动疾速无超调负载突卸(7(%额定负载)的情况下,动态速升约为额定转速的0.%,而雷同负载情况下,基于PI调节器的把持体系动态速升的典范值为2%~3%自抗扰把持体系存在较好的动态机能同时,转子电阻的变更对体系的抗扰机能及阻尼力基本无影响,鲁棒性较强3论断本文将自抗扰把持实际利用于异步电机转子磁场定向矢量把持,设计了简化的自抗扰把持器,实现磁链跟转矩的疾速调节与通例的PI调节器比较,自抗扰把持器可有效地观测出体系的模型扰动并加以前馈弥补,进步了体系的响应速度;同时配合非线性的调节方法,有效解决了个别线性调节器存在的疾速性与超调之间的抵触。仿真与实验结果表明,该把持体系存在优良的动态把持机能,而且参数鲁棒性较强。