基于滑模定子电阻观测器的直接转矩控制
摘 要:为了解决定子电阻变化对磁链估算的影响,在永磁同步电动机直接转矩控制系统的基础上,提出了滑模自适应定子电阻观测器;给出了理论证明,并推导出定子电阻自适应率;最后对其进行仿真。仿真结果表明,定子电阻滑模自适应观测器增强了系统对定子电阻变化的自适应性能,克服了定子电阻变化对磁链估算的影响,有效地提高了系统输出转矩的控制精度。
引 言
直接转矩控制有别于矢量控制解耦的思想,采用定子磁场定向和直接在定子坐标系下控制电磁转矩,从而获得较好的动静态特性[1-3]。然而直接转矩控制要使用电机的定子电阻来估算定子磁链,定子电阻又会随着温度和电流频率发生变化,电阻发生变化就会引起定子磁链的观测准确度下降,从而导致电磁转矩的估算存在误差[4, 5]。因此,对定子电阻实施在线观测是提高直接转矩控制系统精度的一种重要方法[6]。
近年来,许多学者在这方面做了大量的工作,文献[3]提出了在异步电机驱动系统中,通过使用PI和模糊控制器对定子电流误差进行控制,从而达到调节定子电阻的目的,这种方法的主要思想是利用定子电流误差对定子电阻进行补偿。这种方法虽然在一定程度上可以解决定子电阻变化带来的问题,但是控制系统中的PI控制器,其参数对温度以及环境的变化非常敏感,所以对于高精度要求,这种方法很难满足。文献[4]提出了使用定子磁链控制器估算定子电阻误差,这种控制方法的主要思想和文献[3]很相似,它是将磁链误差通过PI控制器对定子电阻进行补偿。由于滑模变结构控制能够很好地克服环境对系统的影响,使系统具有很强的抗干扰性能和自适应性能[7-9]。鉴于此,本文提出了应用滑模自适应观测器对定子电阻进行在线观测,并用观测的定子电阻进行磁链估算。仿真表明,这种方法能够克服定子电阻变化对系统带来的影响,具有较强的自适应性,提高了直接转矩控制系统的精度,增强了直接转矩控制系统的动静态特性。
1 永磁同步电动机系统方程
4 结 语
由于直接转矩控制系统对电机的定子电阻有很强的依赖性,所以对定子电阻进行准确的在线观测,能有效提高永磁同步电动机直接转矩控制系统的精度。本文先对直接转矩控制系统方程进行了推导,提出了一种定子电阻滑模自适应观测器,从理论上对这种方法进行证明并推导出定子电阻自适应率,最后进行计算机仿真。从仿真结果可以看出,这种观测器可以有效地抑制定子电阻变化给系统造成的影响,系统具有较好的自适应性能。
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