多電平變頻器無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制的研究

定義廣義狀態(tài)誤差，利用Popov超穩(wěn)定準(zhǔn)則可推導(dǎo)出自適應(yīng)率形式為：
（5）
其中，Kp、Ki分別為比例和積分系數(shù)， 是取之于的誤差信息，
（6）

由式（6）可以看出，磁鏈誤差信息比例于轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶?和 之間的角偏差αr， 經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器可產(chǎn)生速度信號，這個(gè)調(diào)整信號會使可調(diào)模型估計(jì)的與參考模型的趨于一致，令轉(zhuǎn)子磁鏈誤差 能夠收斂于零，也就會使轉(zhuǎn)速估計(jì)值逐步逼近于真實(shí)值，其原理如圖6所示。圖7為利用轉(zhuǎn)子磁鏈估計(jì)轉(zhuǎn)速的MRAS的Matlab/Si mulink模型。

5 仿真結(jié)果及分析

在Matlab/Simulink中建立了整個(gè)系統(tǒng)的仿真模型。其中，電機(jī)模型采用軟件自帶的兩級三相異步感應(yīng)電機(jī)模型，參數(shù)為：額定功率PN =3730W，額定線電壓UN =380V，額定頻率fN =50Hz，轉(zhuǎn)子電阻Rr=1.083Ω，定子電阻Rs=1.115Ω，定子、轉(zhuǎn)子電感Ls= Lr=0.2097H，定轉(zhuǎn)子互感Lm=0.2037H，轉(zhuǎn)動慣量J=0.02kggO。逆變器每級直流電源電壓為104V，采樣周期Ts=952µs。

仿真中，給定轉(zhuǎn)速，電機(jī)空載啟動，在0.3s處突加6Ngm的負(fù)載。各個(gè)變量的仿真波形如圖8所示。

(a)辨識轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速

（b）轉(zhuǎn)矩動態(tài)相應(yīng)

（c）定子磁鏈（d）電流

（e）相電壓

（f）線電壓

圖8 系統(tǒng)仿真波形

由仿真波形可以看出，電機(jī)啟動后0.2s，系統(tǒng)基本進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)；辨識轉(zhuǎn)速能較好地估計(jì)與跟蹤實(shí)際轉(zhuǎn)速；相電壓輸出7電平；線電壓輸出13電平；電流波形良好；穩(wěn)態(tài)時(shí)磁鏈與轉(zhuǎn)矩脈動都比較??；啟動過程中定子磁鏈能很快達(dá)到給定值，并保持圓形；啟動時(shí)轉(zhuǎn)矩迅速達(dá)到限幅值（23Ngm），之后逐漸回落到空載穩(wěn)定值，加載時(shí)動態(tài)響應(yīng)特性良好。

6 結(jié)論

本文將錯時(shí)采樣空間矢量調(diào)制方法、模型參考自適應(yīng)方法與直接轉(zhuǎn)矩控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了級聯(lián)多電平變頻器的無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制，有實(shí)現(xiàn)簡單、可靠性高、轉(zhuǎn)矩脈動小等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有較好的實(shí)用價(jià)值。文中給出了各個(gè)部分的建模方法，通過仿真對這一方法進(jìn)行了驗(yàn)證。