交交变频电励磁同步电机矢量控制系统磁链估计器

发布时间：2019-10-08 06:28

【摘要】：交交变频电励磁同步电机矢量控制系统在大功率及特大功率低频场合有着广泛的应用,磁链估计是实现电励磁同步电机矢量控制的基础。提出了一种新型磁链估计器,估计器由电流模型磁链估计器和新型的基于比例谐振控制的电压模型磁链估计器相结合而成。采用分段线性方法对交交变频的电流断续进行补偿,采用高频采样和变周期滤波方法提取基波信号。仿真分析了估计器在稳态、动态以及全速范围的工作情况。960V/1.6MW机组实验结果表明,提出的磁链估计器在交交变频电励磁同步电机矢量控制的全速范围内均能保证系统的调速性能。
【图文】：

电压波形,磁链估计,电压模型

［１１］将高通滤波器和坐标变换相结合来消除纯积分环节带来的问题，，并对电压同步角频率分量的相位进行补偿，该方法简单，但是由于定子电压的谐波含量大，该方法无法滤除高频分量，导致了相位和幅值误差。而且对于交交变频而言，当电流较小时会出现断续现象，这加剧了电压波形的畸变。为了消除电压模型的不足，本文提出了一种适用于全速范围的磁链估计器，该估计器由基于比例谐振控制的电压模型磁链估计器和电流模型磁链估计器相结合构成。１磁链估计器及电流模型１．１磁链估计器全速范围磁链估计器如图１所示。图１全速范围磁链估计器Ｆｉｇ．１Ｆｕｌｌｓｐｅｅｄｒａｎｇｅｆｌｕｘｅｓｔｉｍａｔｏｒ该磁链估计器在低速时使用电流模型，在高速时使用新型电压模型。电流模型和电压模型根据转速进行线性过渡。电压模型采用本文提出的基于比例谐振控制器的电压模型。—６５—第３８卷第３期２０１４年２月１０日Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．３Ｆｅｂ．１０，２０１４

电流模型,谐振控制器

１．２电流模型电流模型通过电流求取磁链，可分为基于电流给定值的电流模型和基于电流实际值的电流模型。两种方法都要用到ｄｑ轴主电感和阻尼绕组开路时间常数等参数，这些参数在电机运行过程中会发生一定变化，影响了电流模型的准确度。因此，电流模型一般在低速和零速时使用。由于可以完成励磁电流调节任务，因此基于气隙磁链定向的电励磁同步电机矢量控制系统采用基于电流给定值的电流模型，其原理如图２所示［７］。图２电流模型Ｆｉｇ．２Ｃｕｒｒｅｎｔｍｏｄｅｌ２基于比例谐振控制器的电压模型２．１比例谐振控制器谐振控制器可以对单一频率交流信号的幅值进行积分，且对其他频率信号的输出为零。谐振控制器对某频率信号进行提取的原理如图３所示。图３频率信号提取Ｆｉｇ．３Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｉｇｎａｌｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ图３环节可以等效为传递函数，即ｅα′（ｓ）ｅα（ｓ）＝ｋｓｓ２＋ｋｓ＋ω２（１）式中：ｋ为比例系数；ω为谐振频率。对于直流分量，ｓ＝０，代入式（１）可知，增益为０。由此可以看出，该环节可以有效抑制直流输入信号。对于基波角频率（谐振频率）ｓ＝ｊω，增益为１，相位误差为０。由此可以看出，该环节对谐振角频率分量的幅值和相位均能做到无差跟踪。由上述分析可知，将比例控制器和谐振控制器相结合，构成比例谐振控制器，可以实现谐振频率信号的提取，其传递函数为：ＧＰＲ（ｓ）＝ｋｐ＋ｓτｉ（ｓ２＋ω２）（２）式中：ｋｐ为比例系数；τｉ为谐振控制器时间常数。引入比例环节后，系统的快速性增强，但是稳
【作者单位】：电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学);
【基金】：国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2011AA050403)~~
【分类号】：TM341

【参考文献】