基于自適應(yīng)觀測器的三電平無速度傳感器DTC 系統(tǒng)

2.3 增益反饋矩陣的選取

為了易于選擇自適應(yīng)全階狀態(tài)觀測器的增益反饋矩陣，引入線性化分析方法，容易建模也容易分析[4]。將式(4)變換為

借助于閉環(huán)速度估計的動態(tài)模型，可以方便對選擇的參數(shù)進(jìn)行分析。當(dāng)然還要借助于強大的Matlab 工具，便于選擇增益矩陣和速度PI 參數(shù)。

為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并使得系統(tǒng)有著快速的響應(yīng)速度，結(jié)合零極點的位置和系統(tǒng)波特圖[4]。選擇出如下的反饋增益矩陣G。

3 三電平無速度傳感器DTC系統(tǒng)

基于合成矢量表和自適應(yīng)全階狀態(tài)觀測器，可實現(xiàn)無速度傳感器三電平異步電機直接轉(zhuǎn)矩控制，其結(jié)構(gòu)框圖如圖6 所示。整個系統(tǒng)分為兩個模塊：直接轉(zhuǎn)矩控制模塊和自適應(yīng)全階狀態(tài)觀測器模塊。自適應(yīng)全階狀態(tài)觀測器的輸入為三電平逆變器的輸出電壓us和定子電流is。自適應(yīng)全階狀態(tài)觀測器模塊辨識出轉(zhuǎn)速棕r 和定子磁鏈棕s，轉(zhuǎn)速由速度自適應(yīng)律的式(7)辨識出，辨識的轉(zhuǎn)速參與控制，實現(xiàn)無速度傳感器DTC運行。采用合成矢量的PWM控制策略，可以有效地將三電平逆變器的PWM 控制和異步電動機的DTC 控制加以分離，相對獨立地實現(xiàn)不同的控制目標(biāo)，從而避免了互相矛盾的問題，為提高控制性能拓展了空間。

形圖?？梢姡捎眯滦妥赃m應(yīng)全階狀態(tài)觀測器結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)在低速甚至于零速狀態(tài)下可穩(wěn)定運行，能夠準(zhǔn)確的觀測出定子磁鏈和轉(zhuǎn)速，且具有較好的動靜態(tài)性能。另外，合成矢量方法較好的控制了系統(tǒng)中點電壓，中點電壓偏移控制在0.5 V 以內(nèi)，如圖(d)所示，并且簡化了矢量選擇，很好地抑制了dv/dt的變化，為提高控制性能奠定了基礎(chǔ)。

4.2 全速范圍穩(wěn)定運行

預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速為1 rad/s，空載，仿真時間4 s，1 s后轉(zhuǎn)速突變?yōu)?0 rad/s，3 s后轉(zhuǎn)速突變?yōu)?40 rad/s。圖8 為該情況下的波形圖，(a)為轉(zhuǎn)速波形，棕r* 為給定轉(zhuǎn)速，棕r為辨識轉(zhuǎn)速;(b )為對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩波形圖;

(c)為定子磁鏈的波形圖;(d )為定子電流的波形圖?？梢姴捎煤铣墒噶糠椒ê托滦妥赃m應(yīng)全階狀態(tài)觀測器結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)在全速范圍內(nèi)穩(wěn)定運行，并且具有良好的動靜態(tài)性能。

5 結(jié)語

合成矢量方法為三電平逆變器實現(xiàn)DTC 算法提供了一個良好的接口，能有效地控制三電平逆變器的中點電壓，并成功地防止了過高的電壓跳變，顯著簡化了空間矢量選擇。新型自適應(yīng)全階觀測器方法能夠準(zhǔn)確地觀測定子磁鏈，應(yīng)用于異步電動機的DTC控制中具有出色的魯棒性。實現(xiàn)三電平逆變器供電下的異步電動機無速度傳感器運行，并在低速情況下也能達(dá)到良好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能。仿真表明了這種方法的有效性。