【摘要】：感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)子磁鏈通常用定子電流進行觀測,易受測量噪聲影響,且觀測模型精度與電機參數(shù)有關(guān)。當(dāng)電機內(nèi)磁場幅值變化時,磁路非線性飽和效應(yīng)會引起互感參數(shù)波動,導(dǎo)致觀測磁鏈的幅值和方向偏離實際值,使控制出現(xiàn)偏差。對此,提出基于四階多項式磁飽和模型以及擴展卡爾曼濾波(EKF)的全狀態(tài)估計算法,以定子電流作為反饋,觀測轉(zhuǎn)子磁鏈的同時,辨識互感參數(shù)。仿真及實驗結(jié)果表明所提算法能降低磁飽和非線性對控制系統(tǒng)的影響。
【圖文】：

（9），可以得到rψ與mψ的關(guān)系為rrσsmrmLLψLi（10）故轉(zhuǎn)子磁鏈的幅值為22mαrσsαmrβrσsβrrmmLLLiLiLL（11）通常電機漏磁系數(shù)接近零，可忽略。而rmL/L可以用額定值來近似計算，那么式（11）可化簡為r022r0rmαmβmm0m0LLLL（12）式中，m0r0L、L分別為額定互感和額定轉(zhuǎn)子自感。用r1/L與2r之間的關(guān)系表征磁飽和特性，在不失適用性的同時，可以直觀地看出磁飽和對系統(tǒng)矩陣的影響，并簡化EKF算法中線性化的計算。磁飽和特性如圖1中黑色實線所示（被測電機參數(shù)見表1），其中N點為額定工作點（r0.5Wb）。實際電機運轉(zhuǎn)動態(tài)過程中，磁鏈的值可能低于額定值，也可能高于額定值。圖1磁飽和特性的測量曲線與擬合曲線Fig.1Measuredcurveandfittingcurveofmagneticsaturationcharacteristicofinductionmotor特性曲線可用多項式模型擬合，為達(dá)到滿意精度，又考慮計算的復(fù)雜度，將多項式階次定為4，并將r1/L作為EKF算法的第5個狀態(tài)變量，即422225r344rr322223r2r1r01xffxxpLpppp（13）用最小二乘法擬合后的曲線如圖1中黑色虛線所示，擬合標(biāo)準(zhǔn)差為0.6284。擬合系數(shù)為p4=80，p3=-115，p2=50.9，p1=-2.3，p0=5.46。不同的電機具有相似形態(tài)但不同數(shù)值的磁飽和特性，，擬合的參數(shù)也不同。式（1）是微分方程表征的動態(tài)模型，式（13）是多項式方程表征的穩(wěn)態(tài)關(guān)系模型，在構(gòu)建EKF遞推算法時，無法同時計算，需分開考慮。2EKF狀態(tài)及互感參數(shù)估計2.1離散化系統(tǒng)模型為構(gòu)建EKF的數(shù)字化遞推算法，需要將連續(xù)系統(tǒng)離散化。將式（1）進行Taylor展開，保留一階項，忽略二階及高次項，并考慮實際系?

kflkkpkpkpkp（4）輸出預(yù)測根據(jù)全狀態(tài)預(yù)測值及輸出方程（16），預(yù)測輸出y(k)為(k)(k)yHX（23）2）校正階段本階段利用模型預(yù)測輸出y(k)與k時刻的測量值y(k)比較，誤差通過準(zhǔn)最優(yōu)Kalman增益矩陣K(k)加權(quán)，修正預(yù)測值，得到后驗全狀態(tài)估計值。校正階段分為以下三步：（1）計算準(zhǔn)最優(yōu)Kalman增益矩陣。1TT(k)(k)(k)KPHHPHR（24）（2）計算全狀態(tài)估計值。X(k)X(k)K(k)y(k)y(k)（25）（3）更新協(xié)方差矩陣。P(k)IK(k)HP(k)（26）EKF全狀態(tài)估計算法流程如圖2所示。圖2EKF全狀態(tài)估計算法流程Fig.2FlowchartofEKFfull-state-estimationalgorithm3基于EKF全狀態(tài)估計的矢量控制系統(tǒng)矢量控制算法涉及靜止三相坐標(biāo)系abc、靜止兩相坐標(biāo)系αβ以及轉(zhuǎn)子磁鏈定向的同步旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)系dq。轉(zhuǎn)矩eT和磁鏈與定子電流只有在dq坐標(biāo)系下才具有如下解耦線性關(guān)系rmsdLi（27）meprsqr32LTniL（28）式中，pn為電機極對數(shù)。從式（27）和式（28）可看出，轉(zhuǎn)矩和磁鏈都與互感直接相關(guān)�；贓KF全狀態(tài)估計算法的矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示（圖中加粗線表示多維信號）。d軸電流目標(biāo)值由式（27）構(gòu)成的前饋環(huán)節(jié)以及EKF算法所得磁鏈估計值構(gòu)成的反饋環(huán)節(jié)組成。以轉(zhuǎn)矩為控制目標(biāo)的矢量控制系統(tǒng)中無速度環(huán)，有兩個PI控制器構(gòu)成的電流內(nèi)環(huán)。電機的轉(zhuǎn)速、電壓以及電流信

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 謝慶國,趙金,萬淑蕓,沈軼;三相感應(yīng)電機的穩(wěn)定性分析[J];控制理論與應(yīng)用;2002年06期

2 羅慧;劉軍鋒;萬淑蕓;;感應(yīng)電機參數(shù)的離線辨識[J];電氣傳動;2006年08期

3 ;高速感應(yīng)電機玻璃鋼套環(huán)的研制和應(yīng)用[J];大電機技術(shù);1980年03期

4 楊國強;;三相感應(yīng)電機的計算機數(shù)學(xué)模型[J];成都科技大學(xué)學(xué)報;1986年01期

5 胡怡華;;感應(yīng)電機的發(fā)展與現(xiàn)狀國際會議于1986年7月8～11日在意大利召開[J];微特電機;1986年03期

6 張興華,戴先中,陸達(dá)君,沈建強;感應(yīng)電機的逆系統(tǒng)方法解耦控制[J];電氣傳動;2001年02期

7 吳峻,潘孟春,李圣怡,陳軼;感應(yīng)電機的參數(shù)辨識[J];微特電機;2001年06期

8 劉大年;感應(yīng)電機用電流源變換器設(shè)計中的控制方法探索[J];江蘇電器;2002年06期

9 宗學(xué)軍,樊立萍,袁德成,丁仁宏;感應(yīng)電機動態(tài)特性的雙線性子空間辨識研究[J];沈陽化工學(xué)院學(xué)報;2002年01期

10 陳林,方康玲,侯立軍;五相感應(yīng)電機建模與仿真[J];三峽大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2002年04期

相關(guān)會議論文 前10條

1 胡云安;;感應(yīng)電機的塊控自適應(yīng)反步控制[A];2009年中國智能自動化會議論文集（第一分冊）[C];2009年

2 郝蘭英;趙德宗;張承進;;高性能感應(yīng)電機速度控制的近期發(fā)展[A];第16屆中國過程控制學(xué)術(shù)年會暨第4屆全國故障診斷與安全性學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

3 王謙;周亞麗;張奇志;;感應(yīng)電機無速度傳感器矢量控制的研究[A];2009年中國智能自動化會議論文集（第一分冊）[C];2009年

4 李陽;張曾科;;基于模糊邏輯的自尋優(yōu)感應(yīng)電機能量優(yōu)化控制[A];第七屆全國電技術(shù)節(jié)能學(xué)術(shù)會議論文集[C];2003年

5 沈艷霞;林瑾;紀(jì)志成;;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)磁鏈估計的感應(yīng)電機自適應(yīng)反步控制[A];全國自動化新技術(shù)學(xué)術(shù)交流會會議論文集（一）[C];2005年

6 張慶新;王鳳翔;李文君;;一種感應(yīng)電機恒單位功率因數(shù)運行策略[A];全面建設(shè)小康社會：中國科技工作者的歷史責(zé)任——中國科協(xié)2003年學(xué)術(shù)年會論文集（上）[C];2003年

7 劉曉東;橐曉宇;陸敏華;;感應(yīng)電機橢圓旋轉(zhuǎn)磁場的描述[A];第十一屆全國電工數(shù)學(xué)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2007年

8 趙德宗;郝蘭英;張承進;;基于狀態(tài)反饋線性化的感應(yīng)電機滑模速度控制[A];第16屆中國過程控制學(xué)術(shù)年會暨第4屆全國故障診斷與安全性學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

9 陳禮根;;基于降階擴展卡爾曼濾波的感應(yīng)電機轉(zhuǎn)速估計[A];第八屆全國電技術(shù)節(jié)能學(xué)術(shù)會議論文集[C];2006年

10 王仕韜;;雙饋感應(yīng)電機在風(fēng)力發(fā)電中功率控制的建模分析[A];2006中國控制與決策學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 江蘇 史廣生;磁飽和穩(wěn)壓原理及應(yīng)用與檢修[N];電子報;2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 李翠萍;微型電動汽車用感應(yīng)電機的冷卻系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

2 張自力;感應(yīng)電機電源快速軟切換關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)研究[D];華北電力大學(xué);2015年

3 張金良;基于卡爾曼濾波算法的感應(yīng)電機無傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)研究[D];華南理工大學(xué);2016年

4 黃濤;變頻供電感應(yīng)電機電磁振動研究[D];武漢大學(xué);2014年

5 韋文祥;高性能感應(yīng)電機無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)研究[D];湖南大學(xué);2016年

6 趙力航;感應(yīng)電機狀態(tài)觀測與參數(shù)在線辨識技術(shù)[D];浙江大學(xué);2016年

7 李偉;感應(yīng)電機的非線性控制研究[D];華南理工大學(xué);2002年

8 王濤;感應(yīng)電機交流調(diào)速魯棒控制若干方法研究[D];西南交通大學(xué);2007年

9 王攀攀;感應(yīng)電機定轉(zhuǎn)子故障的微粒群診斷方法研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2013年

10 陸可;感應(yīng)電機狀態(tài)估計和參數(shù)辨識若干新方法研究[D];西南交通大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 宋梟楠;多柱裂心式可控磁飽和變壓器的研究與設(shè)計[D];上海交通大學(xué);2015年

2 關(guān)e

本文編號：2581066