定义广义状态误差,利用Popov超稳定准则可推导出自适应率形式为:
(5)
其中,Kp、Ki分别为比例和积分系数, 是取之于的误差信息,
(6)
由式(6)可以看出,磁链误差信息比例于转子磁链矢量 和 之间的角偏差αr, 经过PI调节器可产生速度信号,这个调整信号会使可调模型估计的
与参考模型的
趋于一致,令转子磁链误差 能够收敛于零,也就会使转速估计值
逐步逼近于真实值
,其原理如图6所示。图7为利用转子磁链估计转速的MRAS的Matlab/Si mulink模型。
5 仿真结果及分析
在Matlab/Simulink中建立了整个系统的仿真模型。其中,电机模型采用软件自带的两级三相异步感应电机模型,参数为:额定功率PN =3730W,额定线电压UN =380V,额定频率fN =50Hz,转子电阻Rr=1.083Ω,定子电阻Rs=1.115Ω,定子、转子电感Ls= Lr=0.2097H,定转子互感Lm=0.2037H,转动惯量J=0.02kgg㎡。逆变器每级直流电源电压为104V,采样周期Ts=952µs。
仿真中,给定转速,电机空载启动,在0.3s处突加6Ngm的负载。各个变量的仿真波形如图8所示。
(a)辨识转速与实际转速
(b)转矩动态相应
(c)定子磁链 (d)电流
(e)相电压
(f)线电压
图8 系统仿真波形
由仿真波形可以看出,电机启动后0.2s,系统基本进入稳定状态;辨识转速能较好地估计与跟踪实际转速;相电压输出7电平;线电压输出13电平;电流波形良好;稳态时磁链与转矩脉动都比较小;启动过程中定子磁链能很快达到给定值,并保持圆形;启动时转矩迅速达到限幅值(23Ngm),之后逐渐回落到空载稳定值,加载时动态响应特性良好。
6 结论
本文将错时采样空间矢量调制方法、模型参考自适应方法与直接转矩控制相结合,实现了级联多电平变频器的无速度传感器直接转矩控制,有实现简单、可靠性高、转矩脉动小等诸多优点,具有较好的实用价值。文中给出了各个部分的建模方法,通过仿真对这一方法进行了验证。