一種實時修正解耦參數的優化矢量控制方法
李皎潔，蘇中義，張向鋒
(上海電機學院，上海200240)
摘要：提出了一種實時修正感應電動機矢量控制中解耦參數的方法。在矢量控制的電壓解耦計算中增加了參數修正計算，通過可測量的參數值推導解耦電壓參數，并實時更新，矢量控制的解耦參數能跟隨電動機實際運行參數的變化，提高了解耦的效用。仿真結果表明該方法是有效的。
關鍵詞：矢量控制；感應電動機；交叉解耦；參數修正
中圖分類號：TM346 文獻標識碼：A 文章編號：1004—7018(2008)05—0046—03
0引言
感應電動機的電流、電壓、磁通和電磁轉矩等變量存在復雜的耦合關系。針對這個問題，許多矢量控制策略被提出，但是它們在應用中都不可避免地存在電機參數敏感性以及噪聲抑制等問題[6]。眾多的矢量控制策略中以基于轉子磁場定向構成的控制系統最為常見，它的可控電壓模式不僅易于實現解耦，而且控制結構大大簡化。在基于轉子磁場定向的矢量控制的解耦計算中，解耦項的參數往往是恒定值，但是實際環境下的電機參數敏感變化，導致定子電流的勵磁分量和轉矩分量的耦合不能****消除，降低了系統性能。
針對這個問題，本文提出一種優化矢量控制方法，根據可測量的參數值推算解耦電壓。通過實時修正解耦參數，使得解耦計算符合當前的電機運行狀態，實現交叉耦合的完全解耦，降低參數敏感對控制性能的影響。最后本文通過對控制過程的仿真驗證了該方法的有效性。
1感應電動機等效模型
M-T同步旋轉坐標系下,感應電動機的數學模型[1]可描述為:
式中：ω1為定子磁場旋轉速度，ωs為轉差角速度，P為感應電動機極對數，Ψ2為轉子磁鏈。
考慮到電動機運行時動態性能的討論，引入電機拖動公式：
式中：σ為定子瞬間電感系數，  分別為電磁轉矩和負載轉矩，P為極對數，J為轉動慣量，可得M-T同步旋轉坐標系下感應電動機的等效模型結構，如圖l所示。 2解耦參數的實時修正方法
由圖1可見,決定轉子磁鏈Ψ2穩態值的勵磁電流分量iM1和決定電磁轉矩Te穩態值的轉矩電流分量iT1之間存在交叉耦合,需要解耦.針對這個問題，前人提出了很多種交叉耦合的解耦算法，如對角矩陣解耦法、單位矩陣解耦法、前饋控制解耦法，反饋控制解耦法等，這些方法在參數不變的情況下都能十分有效地解耦。但是電機運行時其參數不斷變化，導致解耦算法產生偏差，電機的控制性能也受到影響。
反饋解耦算法是矢量控制交叉解耦中常見的解耦算法，它將感應電動機的M、T軸電流的反饋量用于電動機解耦電壓的計算，并將其引入電機控制電壓輸入端進行疊加補償。這種解耦算法是建立在定子電流反饋量無延遲，和交叉耦合項中的電機自感系數Ls、漏感系數σ的計算估算值和實際值高度吻合基礎上的。當電機參數改變或者運行頻率改變時，解耦電壓的計算值與實際值之間分別存在偏差  不可能達到完全解耦[7]。本文以反饋解耦法為例，提出實時計算等效解耦參數的方法，反饋解耦法的結構如圖2所示。 則式(7)就是解耦項修正公式，根據這個公式可由電機測量參數推導交叉耦合項的值，在解耦算法中應用該值，實時修正交叉解耦項的大小，則可保證解耦電壓總是與實際運行參數匹配。將式(7)中的ω1Lsσ一代人反饋電壓解耦算法中，得實時解耦控制電壓公式為：
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