基于变速趋近律全阶滑模观测器的异步电机无速度传感器控制①

吴 春 邢展鹏 南余荣③ 程江龙

(*浙江工业大学信息工程学院 杭州310023)

(**义乌恒邦建筑智能科技有限公司 义乌322000)

0 引言

异步电机(asynchronous motor,AM)矢量控制技术发展至今已趋成熟,在工业领域中被广泛应用[1]。然而,速度传感器存在体积大、成本高、特殊工况下安装不便等缺点,因此对异步电机无速度传感器矢量控制的研究具有重要的工程应用价值。

异步电机无速度传感器控制实现关键在于转子磁链的准确估计。目前,国内外学者已提出多种无速度传感器控制方法,根据其控制方式,主要可分为两类,一类为高频信号注入法[2],其解决了低速下转速估计精度下降的问题,但存在信号注入带来的高损耗、大噪声等问题;另一类为基于基波模型的观测器方法,主要有模型参考自适应(model reference adaptation system,MRAS)法[3-4]、自适应全阶观测器(adaptive full-order observer,AFO)法[5-6]、卡尔曼滤波器法[7]、滑模观测器(sliding mode observer,SMO)法[8-20]等。模型参考自适应法利用参考模型与可调模型之间的转子磁链误差估计转速,在中高速下具有良好的控制性能,但是在低速下转速估计不准,其原因在于系统模型中转子磁链估计相当于开环计算,缺少误差反馈调节机制,依赖电机参数尤其是定子电阻的准确性[4]。自适应全阶观测器具有线性反馈项,通过零极点配置使得系统稳定运行,在低速下具有较好的控制效果。但是,异步电机本身是一个非线性、多变量、强耦合的复杂系统,常规线性观测器方法存在鲁棒性差的问题[6]。滑模观测器因其非线性反馈校正项使得系统对电机参数的依赖性降低,具有更强的鲁棒性[9]。……