摘要：分析了無速度傳感器矢量控制和空間矢量脈寬調(diào)制( svpwm)的基本原理，提出了帶補(bǔ)償?shù)碾妷耗Ｐ痛沛溂稗D(zhuǎn)速估算方法。該方法考慮到了積分誤差和定子電阻，并能在全速度范圍內(nèi)得到較好的磁通及轉(zhuǎn)速估計(jì)。利用tms320f2808實(shí)現(xiàn)了異步電機(jī)無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)方案。試驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能和穩(wěn)定性。
關(guān)鍵詞：svpwm；異步電機(jī)；無速度傳感器；帶補(bǔ)償?shù)碾妷耗Ｐ停蝗俣确秶?/div>
中圖分類號(hào)：tm343 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號(hào)：1001-6848(2010)07-0069-04
o引 言
在異步電機(jī)控制系統(tǒng)中，為滿足離性能控制的要求，需采用速度閉環(huán)控制，因此要測量異步電機(jī)轉(zhuǎn)速。傳統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速測量裝置多采用測速發(fā)電機(jī)或光電數(shù)字脈沖編碼器，它增加了控制系統(tǒng)成本，存在安裝與維護(hù)上的困難，并使系統(tǒng)易受干擾，降低了系統(tǒng)可靠性，且不適用于惡劣環(huán)境。隨著空間矢量脈寬調(diào)制( svpwm)技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理器( dsp)的出現(xiàn)及發(fā)展，使得復(fù)雜的轉(zhuǎn)速估算及控制算法得以實(shí)現(xiàn)，因此異步電機(jī)無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的研究正逐步深入。本文針對(duì)異步電機(jī)無速度傳感器矢量控制算法中傳統(tǒng)的電壓和電流磁鏈估計(jì)模型的缺點(diǎn)，提出了新的帶補(bǔ)償?shù)碾妷耗Ｐ痛沛溂稗D(zhuǎn)速估算法。并基于dsp tms320f2808實(shí)現(xiàn)了異步電機(jī)無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)。
1 svpwm原理
svpwm足將逆變器和電動(dòng)機(jī)看成一個(gè)整體，建立逆變器開關(guān)模式和電機(jī)電壓空間矢量的內(nèi)在聯(lián)系，通過控制逆變器的開關(guān)模式，使電機(jī)的定子電壓空間矢量沿圓形軌跡運(yùn)動(dòng)，從而明顯降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，與傳統(tǒng)的spwm相比，其開關(guān)器件的開關(guān)次數(shù)可以減少,1/3，直流電壓的利用率可提高百分之15，能獲得較好的諧波抑制效果，且易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制。
常用的三相電壓源逆變主電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。
三相逆變器共有8種開關(guān)狀態(tài)（上橋臂導(dǎo)通開關(guān)狀態(tài)為1，下橋臂導(dǎo)通開關(guān)狀態(tài)為0，從而對(duì)應(yīng)8種基本空間電壓矢量，其中兩個(gè)是零電壓矢量(o0、o111)，另外6個(gè)基本電壓空間矢量（uo，u60，u120，u180，u24o，u300）在空間互差60度，對(duì)于任意電壓空間矢量可以由相鄰的兩個(gè)基本電壓空間矢量（ux，ux+60）和兩個(gè)零電壓空間矢量(o0、o111)按平行四邊形法則合成得到，如圖2所示。
2無速度傳感器矢量控制策略
無速度傳感器矢量控制策略取消了具有低可靠性等缺點(diǎn)的速度傳感器，而是利用容易測量得到的電機(jī)定子電壓、電流等電信號(hào)，通過一定的算法獲得電機(jī)的轉(zhuǎn)速。問題的關(guān)鍵在于如何快速估算得到轉(zhuǎn)速的信息，且保持較高的控制精度，滿足實(shí)時(shí)控制的要求。為此，設(shè)計(jì)了以下控制系統(tǒng)，其原理框圖如圖3所示。
2.1轉(zhuǎn)子磁鏈估計(jì)
在轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子磁鏈的準(zhǔn)確估計(jì)和控制是影響電機(jī)控制性能的關(guān)鍵因素之一。轉(zhuǎn)子磁鏈估算有電壓模型和電流模型兩種。傳統(tǒng)的電壓模型法算法簡單，受電機(jī)參數(shù)變化影響小，但是低速時(shí)觀測精確度較低，而且純積分環(huán)節(jié)的誤差積累和漂移問題嚴(yán)重；傳統(tǒng)的電流模型法不涉及純積分項(xiàng)，其觀測值是漸近收斂的，低速的觀測性能強(qiáng)于電壓模型法，但是高速時(shí)不如后者，而且受轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)影響較大，常需進(jìn)行實(shí)時(shí)辨識(shí)才能保證磁鏈觀測精確度。
本文將電壓模型和電流模型結(jié)合起來估算轉(zhuǎn)子磁鏈，對(duì)電流模型計(jì)算的磁鏈進(jìn)行pi運(yùn)算，再用pi運(yùn)算的結(jié)果補(bǔ)償電壓模型的磁鏈，通過調(diào)節(jié)pi參數(shù)的值，使得在高速時(shí)電壓模型起主要作用，低速時(shí)使電流模型起主要作用，從而克服了電壓模型和電流模型的缺點(diǎn)，提高了估算的準(zhǔn)確性。<
