一种基于PLL的牵引电机速度辨识算法

鞠艳杰，黄石军，左运

(大连交通大学 电气信息工程学院，辽宁 大连 116028) *

交流电机作为工业控制领域的重要电气设备被广泛应用，电机传动系统是一个复杂的动力机械系统[1].轨道交通牵引传动系统中目前所采用的牵引电机是交流感应电机，同样，其是一个复杂的系统.传统牵引传动系统中检测电机转速所用的一般是机械式速度传感器，其容易受环境影响，需要经常维护[2].为了提升牵引传动系统的可靠性，牵引电机的无速度传感器控制技术越来越受到学者们的关注.对于电机的速度辨识算法，目前主流的研究方向有信号注入法[3]、模型参考自适应法[4-5]、全阶状态观测器[6-7]、扩展卡尔曼滤波器[8]以及滑模观测器[9-10].

近年来，基于锁相环(phase-locked loop，PLL)的速度辨识算法由于其易实现和优秀的性能成为新的研究热点[11-12]，但是PLL容易受到直流偏置、幅值突变等干扰的影响.本文提出一种基于PLL的速度辨识算法，在此算法中引入闭环转子磁链观测器和幅值归一化环节，弥补PLL本身在抗干扰能力上的不足.通过闭环转子磁链观测模型抑制了转子磁链中可能出现的直流偏置，引入幅值归一化环节抑制了可能出现的转子磁链幅值波动.最后通过仿真验证了算法的正确性和有效性.

1 基于PLL的速度辨识算法

图1 基于PLL的速度辨识算法框图

传统的牵引电机在两相静止坐标系下定子磁链的电压模型：

(1)

式中：ψs=[ψsαψsβ]T，ψs为定子磁链矢量，us=[usαusβ]T，us为定子电压矢量，is=[isαisβ]T，is为定子电流矢量，Rs为定子电……