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        基于定子電阻自適應(yīng)的MRAS系統(tǒng)對比研究

        2018-03-07 23:18:04李坤蔣林楊俊翔劉康寧
        電動工具 2018年1期
        關(guān)鍵詞:模型系統(tǒng)

        李坤,蔣林,楊俊翔,劉康寧

        ( 西南石油大學(xué)電氣信息學(xué)院,四川 成都 635029 )

        0 引言

        無速度傳感器控制是交流調(diào)速系統(tǒng)的一個研究熱點(diǎn),大量的無速度傳感器控制方法可運(yùn)用于矢量控制系統(tǒng),這些控制方法各具特點(diǎn)和適用范圍。其中,模型參考自適應(yīng)法因其原理簡單、易于實(shí)現(xiàn)且具有較好的魯棒性,具備較好的研究價值。本文結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)推導(dǎo)三種MRAS系統(tǒng)各自的參考模型和可調(diào)模型,以此構(gòu)成矢量控制系統(tǒng)?;陔姍C(jī)內(nèi)部變量的穩(wěn)態(tài)關(guān)系,繪制出轉(zhuǎn)速誤差與實(shí)際轉(zhuǎn)速、負(fù)載的三維關(guān)系圖,分析辨識轉(zhuǎn)速對電機(jī)定子電阻的敏感性?;贛ATLAB仿真平臺,對三種轉(zhuǎn)速辨識的MRAS系統(tǒng)工作在低速狀態(tài)時,系統(tǒng)對于定子電阻變化的魯棒性做了仿真對比分析。

        1 概述

        傳統(tǒng)的模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)(MRAS)以電壓模型作為參考模型,電流模型作為可調(diào)模型進(jìn)行轉(zhuǎn)速辨識。電壓模型中含有純積分環(huán)節(jié)和定子電阻。積分環(huán)節(jié)使得系統(tǒng)存在積分初值和直流偏移的問題。采用新的積分策略和選擇不含積分環(huán)節(jié)的參考模型均可以解決純積分環(huán)節(jié)帶來的影響。文獻(xiàn)[4]提出,用一階濾波器環(huán)節(jié)代替純積分環(huán)節(jié),并設(shè)計(jì)相應(yīng)的補(bǔ)償環(huán)節(jié)來補(bǔ)償由濾波器造成的幅值和相位誤差,但該方法只能抑制不能消除直流分量誤差。文獻(xiàn)[5]提出了以反電動勢作為輸出量的MRAS系統(tǒng),該方法消除了參考模型中的純積分環(huán)節(jié),改善了系統(tǒng)的控制性能,但參考模型仍含有定子電阻,系統(tǒng)存在對定子電阻魯棒性差和低速性能較差的問題。文獻(xiàn)[6-7]將電機(jī)轉(zhuǎn)速和定子電阻作為時變參數(shù),通過在線辨識電機(jī)的定子電阻,進(jìn)而減小定子電阻變化對系統(tǒng)的影響,提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速辨識精度。文獻(xiàn)[8]提出了一種基于瞬時無功功率的MRAS系統(tǒng),該方法去掉了定子電阻帶來的影響,對定子電阻有較好的魯棒性,系統(tǒng)能獲得較好的轉(zhuǎn)速辨識精度。文獻(xiàn)[9]提出以異步電機(jī)本身作為參考模型的基于定子電流MRAS系統(tǒng)來辨識電機(jī)的轉(zhuǎn)速,該系統(tǒng)同樣避免了定子電阻的存在,不含積分運(yùn)算和電勢的計(jì)算,系統(tǒng)能夠獲得良好的低速性能。上述文獻(xiàn)均未對基于轉(zhuǎn)子磁鏈、無功功率和定子電流三種MRAS系統(tǒng)對定子電阻魯棒性做系統(tǒng)的理論分析和對比仿真驗(yàn)證。

        2 異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型

        異步電機(jī)在αβ坐標(biāo)系下的動態(tài)數(shù)學(xué)模型為:

        式中:us、is分別為定子電壓、電流矢量,ψr為轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶?,其?/p>

        3 模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)

        模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)速辨識機(jī)構(gòu)、參考模型和可調(diào)模型三部分組成。其轉(zhuǎn)速辨識原理為:估算轉(zhuǎn)速反饋到含有轉(zhuǎn)速變量的可調(diào)模型中,改變可調(diào)模型的輸出推算值,使推算值與期望值之間的誤差趨近于零,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)的自適應(yīng)控制。

        3.1 基于轉(zhuǎn)子磁鏈的轉(zhuǎn)速辨識方法

        計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈的電壓模型:

        電流模型:

        式(2)不含轉(zhuǎn)速信息,可將式(2)計(jì)算得到的轉(zhuǎn)子磁鏈作為期望值,將式(3)作為輸出轉(zhuǎn)子磁鏈估算值的可調(diào)模型。根據(jù)超穩(wěn)定性理論,取自適應(yīng)律為比例積分。圖1為基于轉(zhuǎn)子磁鏈的MRAS轉(zhuǎn)速辨識系統(tǒng)框圖。其轉(zhuǎn)速辨識公式為:

        由MRAS理論可知,利用模型參考自適應(yīng)法對電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速辨識時,系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速辨識精度與參考模型的準(zhǔn)確性息息相關(guān)。電壓模型中含有積分運(yùn)算和定子電阻,給系統(tǒng)帶來積分初始值和直流偏移的問題,同時定子電阻隨電機(jī)的溫度和頻率變化而發(fā)生改變,從而影響電機(jī)轉(zhuǎn)速辨識精度。電機(jī)運(yùn)行在低速狀態(tài)下,定子電阻所占壓降較大,造成轉(zhuǎn)速估算誤差較大,或可導(dǎo)致控制系統(tǒng)無法穩(wěn)定運(yùn)行?;谵D(zhuǎn)子磁鏈的MRAS轉(zhuǎn)速辨識系統(tǒng),如圖1所示。

        圖1 基于轉(zhuǎn)子磁鏈的MRAS轉(zhuǎn)速辨識系統(tǒng)

        3.2 基于無功功率的轉(zhuǎn)速辨識方法

        由異步電機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系下的狀態(tài)方程,推出電機(jī)的反電動勢方程為:

        在αβ坐標(biāo)系下,式(6)和式(7)可改寫為:

        同理,自適應(yīng)律選為PI控制,可得基于無功功率的MRAS系統(tǒng)轉(zhuǎn)速辨識機(jī)構(gòu),如圖2所示。

        圖2 基于無功功率的MRAS系統(tǒng)轉(zhuǎn)速辨識

        系統(tǒng)轉(zhuǎn)速辨識公式為:

        式(6)中不含定子電阻,從而消除了定子電阻對系統(tǒng)的影響,增強(qiáng)了系統(tǒng)對定子電阻的魯棒性,減小了電機(jī)參數(shù)變化對系統(tǒng)的影響,同時去除參考模型中的積分運(yùn)算,加快系統(tǒng)的響應(yīng)和收斂速度,提高系統(tǒng)轉(zhuǎn)速辨識精度。

        3.3 基于定子電流的轉(zhuǎn)速辨識方法

        基于定子電流的MRAS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),如圖3所示。其原理是將電機(jī)本身作為參考模型,電機(jī)定子模型和轉(zhuǎn)子磁鏈電流模型結(jié)合在一起,共同作為系統(tǒng)的可調(diào)模型。用可直接測量的電機(jī)定子電流作為參考變量,與定子電流模型估算的定子電流進(jìn)行差值比較,電流矢量差值信號經(jīng)自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)制后輸出估算轉(zhuǎn)速,估算轉(zhuǎn)速反饋至可調(diào)模型更新估算的定子電流大小,使定子電流估算值無限逼近真實(shí)值。當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定后,電機(jī)估測轉(zhuǎn)速應(yīng)等于電機(jī)的實(shí)測轉(zhuǎn)速。

        圖3 基于定子電流MRAS系統(tǒng)轉(zhuǎn)速辨識

        兩相靜止坐標(biāo)系下的感應(yīng)電機(jī)定子模型:

        由式(10)可知,要得到估算定子電流,需得到電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈。由于計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈的電流模型相比電壓模型更適合于低速,故采用式(3)計(jì)算得到轉(zhuǎn)子磁鏈。

        自適應(yīng)機(jī)構(gòu):

        基于定子電流的MRAS系統(tǒng)以電機(jī)本身作為參考模型,以可直接測量的定子電流作為參考變量,消除了以電壓模型作為參考模型時系積分運(yùn)算和定子電阻給系統(tǒng)帶來的影響。故該方法可獲得較好的低速性能且拓展了系統(tǒng)的調(diào)速范圍。

        4 辨識轉(zhuǎn)速對定子電阻敏感性分析

        估算轉(zhuǎn)子磁鏈與定子電壓的關(guān)系為:

        聯(lián)立式(12)第二行與式(14),得到實(shí)際定子電流與估算磁鏈的關(guān)系為:

        圖4 辨識轉(zhuǎn)速對定子電阻的敏感性三維圖

        由圖4可知,電機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速越低,負(fù)載轉(zhuǎn)矩越大,系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速誤差越大,即定子電阻對轉(zhuǎn)速的辨識精度的影響越大,將影響整個系統(tǒng)的控制性能。

        5 仿真研究

        模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)如圖5所示。

        圖5 基于MRAS的無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)

        在MATLAB仿真平臺上搭建基于三種轉(zhuǎn)速辨識方法的異步電機(jī)MRAS系統(tǒng)。電機(jī)參數(shù)如下:額定功率:15 kW,額定電壓:380 V,額定頻率:50 Hz,定子電阻:Rs=0.4 Ω,定子自感:Ls=0.087 H,轉(zhuǎn)子電阻:Rr=0.5 Ω,轉(zhuǎn)子自感:Lr=0.088 H,互感:Lm=0.085 H,極對數(shù):P=2,轉(zhuǎn)動慣量:J=0.87 kg.m2,阻尼系數(shù):0.001 kg.m2/s,轉(zhuǎn)子時間常數(shù):Tr=0.176,電機(jī)漏磁系數(shù):σ=0.0 563。

        圖6~圖8為電機(jī)在低速狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速響應(yīng)。給定轉(zhuǎn)速為50 r/min。電機(jī)空載啟動,t=1 s時突加50 N·m負(fù)載,在t=2 s時實(shí)現(xiàn)負(fù)載突變,負(fù)載為-50 N·m。t=3 s時電機(jī)轉(zhuǎn)速由50 r/min改為-50 r/min,實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。由圖可知,三種轉(zhuǎn)速辨識方法的控制系統(tǒng)均可在低速狀態(tài)下運(yùn)行,具有較好的穩(wěn)定性?;谵D(zhuǎn)子磁鏈的模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速超調(diào)量較大,為40 %,且當(dāng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)后,轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差為5 r/min?;诙ㄗ与娏鞯腗RAS系統(tǒng)轉(zhuǎn)速超調(diào)量最小且動態(tài)響應(yīng)最好。

        圖6 基于轉(zhuǎn)子磁鏈MRAS系統(tǒng)轉(zhuǎn)速響應(yīng)

        圖7 基于無功功率MRAS系統(tǒng)轉(zhuǎn)速響應(yīng)

        圖8 基于定子電流MRAS系統(tǒng)轉(zhuǎn)速響應(yīng)

        在實(shí)際工程中,電機(jī)的定子電阻因電機(jī)溫度變化等原因而發(fā)生改變。假設(shè)定子電阻增加至1.2 Rs,其他參數(shù)不變。圖9~圖11為定子電阻為1.2 Rs時三種MRAS系統(tǒng)在低速狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速響應(yīng)圖。仿真時間為3 s,電機(jī)在給定轉(zhuǎn)速為50 r/min時空載啟動,在t=1.5 s時突加10 N·m的負(fù)載?;谵D(zhuǎn)子磁鏈的MRAS系統(tǒng),無論空載還是帶載情況下其轉(zhuǎn)速波動都較大,在實(shí)際的運(yùn)行工況中該系統(tǒng)已不能正常工作。且估測轉(zhuǎn)速不能較好跟隨實(shí)際轉(zhuǎn)速,系統(tǒng)的跟隨性能較差。由圖10可知基于無功功率MRAS系統(tǒng)的超調(diào)量為30 %,超調(diào)量較大。在t=0.5 s時實(shí)測轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定,在t=1.5 s突加10 N·m后,估算轉(zhuǎn)速能夠跟蹤實(shí)際轉(zhuǎn)速且能快速恢復(fù)穩(wěn)定,轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)誤差為2 r/min。由圖11可知,基于定子電流MRAS系統(tǒng)的超調(diào)量為6%,在t=0.1 s時電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定,轉(zhuǎn)速誤差為1 r/min。

        因此,由對比分析可知,基于定子電流的MRAS系統(tǒng)對定子電阻變化具有良好的魯棒性;其次為基于無功功率的MRAS系統(tǒng);而傳統(tǒng)的MRAS系統(tǒng)對定子電阻變化的魯棒性較差。

        圖9 基于轉(zhuǎn)子磁鏈MRAS系統(tǒng)轉(zhuǎn)速響應(yīng)(1.2 Rs時)

        圖10 基于無功功率MRAS系統(tǒng)轉(zhuǎn)速響應(yīng)(1.2 Rs時)

        圖11 基于定子電流MRAS系統(tǒng)轉(zhuǎn)速響應(yīng)(1.2 Rs時)

        6 結(jié)語

        結(jié)合感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)方程,推導(dǎo)基于三種轉(zhuǎn)速辨識方法的MRAS系統(tǒng)各自的參考模型及可調(diào)模型,從理論上分析參考模型中定子電阻存在的影響以及辨識轉(zhuǎn)速對定子電阻的敏感性。仿真結(jié)果表明:電機(jī)工作在低速狀態(tài)下時,三種MRAS系統(tǒng)表現(xiàn)出對定子電阻不同的魯棒性?;诙ㄗ与娏鞯腗RAS系統(tǒng)對定子電阻變化表現(xiàn)出良好的魯棒性,基于無功功率的MRAS系統(tǒng)次之,而傳統(tǒng)的MRAS系統(tǒng)對定子電阻的魯棒性最差。

        [1]周有為,劉和平,劉述喜.感應(yīng)電動機(jī)無速度傳感器矢量控制綜述[J].微電機(jī),2006,39(4).57-60.

        [2]Kumar R, Das S, Syam P Review on model reference adaptive system for sensorless vector control of induction motor drives [J]. Electric Power Applications, IET, 2015,9(7): 496-511.

        [3]電力拖動自動控制系統(tǒng):運(yùn)動控制系統(tǒng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.

        [4]王 高 林,陳 偉,楊 榮 峰,等.無 速 度 傳 感 器 感 應(yīng)電機(jī)改進(jìn)轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器[J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào),2009,13(5):638-642.

        [5]Haron A R, Idris N R N. Simulation of MRAS-based speed sensorless estimation of indu-ction mot-or drives using MATLAB/SIMULINK[C]. 2006 IEEE International Power and Energy Conference. IEEE, 2006,10(4):411-415.

        [6]劉 麗 娟,童 軍,喬 江,等.一 種 在 線 辨 識 定 子 電阻的MRAS轉(zhuǎn)速估算方法[J].電機(jī)與控制應(yīng)用,2015,42(10):1-5.

        [7]廖曉鐘.感應(yīng)電機(jī)多變量控制[M].北京:科學(xué)出版社,2014.

        [8]Wu Z, Zhi D, Ying J. Research on speed estimation algorithm for induction motor drive[C]. Power Electronics and Motion Control Conference, 2004. IPEMC 2004. The 4th International. IEEE, 2004, 5(3): 1387-1392.

        [9]王丙元,馮輝.基于定子電流的模型參考自適應(yīng)感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速估算[J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào),2013,17(9):48-56.

        [10]鄧歆.異步電機(jī)全階磁鏈觀測器的設(shè)計(jì)分析及其應(yīng)用研究[D].武漢:華中科技大學(xué),2010:75-79.

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