异步电机转子磁链闭环观测方法及仿真李红波张凯熊健康勇华中科技大学电力电子与电气传动系武汉430074Emai:llihongbo3457@163.com摘要:本文基于自抗扰技术中的扩张状态观测器（ExtendedStateObserver,ESO），提出一种闭环磁链观测模型。该模型无需在线辨识电机参数即可抑制电机运行中参数摄动和外部扰动，具有较强的鲁棒性和快速响应。以MATLAB为平台，搭建了启动模型，验证了观测模型的正确性。关键词:ESO抗扰动闭环控制积分饱和．引言，不确定，为的已知部分，则原系1a0a1b0b高性能变频调速一般有矢量控制和直接转矩控统可以写成如下形式：制。矢量变换控制，实现了磁链和转矩的解耦，使异步电机获得了直流电机的控制特性。但在实际运用中''=+xfbu0(2)由于电机参数的变化以及信号测量的误差，使其控制其中，'。可性能下降。直接转矩控制维持定子磁链幅值恒定，直f=ax01+ax+−()bb0u+ωf接调整电机的电磁转矩，大大加快了转矩的响应速度。^以看做系统的总扰动。ESO目的就是通过观测f值，而且在计算定子磁链时，只用到了定子电阻，减小了进而改造原来系统的结构。原系统可进一步改写为：控制对电机参数的依赖。由于采用了控制，Bang-Bang^^输出转矩脉动严重，低速时尤为明显【1】。因此调速范''，其中。如果对x=−+()ffu0u00=bu+f围受到了限制。^综上，如果采用适当的方法，使得矢量控制对电于∀>ε0，∃ff−<ε时，可以认为原系统机参数的变化不敏感，则异步电机的矢量控制具有较被改造为了一个线性、确定的系统。令，'。将变量高的动静态特性。根据异步电机矢量控制采用的坐标x1=xt()x2=xt(),xf3=系定向方向的不同，可分为定子、转子、气隙磁链定作为一个状态变量扩张到原系统中，则系统状态x3向的矢量控制。其中仅有转子磁链定向的矢量控制可方程可写成如下形式：以实现磁链与转矩的解耦【3】。矢量控制中，磁链的检•测最为关键。=xx12一般转子磁链观测都是基于静止或同步坐标系下•x2=x+bu的电压或电流模型。这些模型大都是开环结构，并未30(3)•构成控制意义上的状态观测，容易受到外部干扰和电'xf3=机参数变化的影响。本文采用扩张状态观测器来实现=转子磁链模型观测和补偿。采用双通道的补偿结构，yx1不用对转子参数进行辨识，就可对于转子转子电阻的由上述扩张系统构造相应的状态观测器:变化具有较强的鲁棒性。•【】2．扩张状态观测器（ESO）原理2∧∧∧x12=−−xβ.(fxx)状态观测器本质是根据已知输入和测量输出重构1111•∧∧∧出系统状态。假设二阶系统x23=−xβ22.()fx1−+x1bu0(4)•''='+++ω(1)∧∧xa01xaxbu=−−βx333.(fx1x1)其中u，x分别是系统的输入、输出；ω为系统的外加扰动。其中，、、均为正；为β1β2β3fi()ε在实际系统中，除外加扰动、测量误差外，还校正函数。常出现参数的摄动以及未建模动态等情况。假定1期望所构造状态观测器的各状态分别跟踪被扩张的状∧χα∧3lim|xx11−<|||态变量，即。t→∞βxtii()→=xt(),(i1,2,3)3α将(1)式和(2)式相减可得：∧1χα3lim|xx22−<|β1.||(8)t→∞β•3αεεβ1=2−11.()fε1∧2χα•3lim|xf32−<|β.||(5)t→∞βεεβ2=3−22.()fε13•当调整(8)式中的参数，可以确保各状态误差收敛ε=−−bfβε.()3331到原点附近区域。进而可以通过扩张状态对实xt3()∧时变化的未知作用量f做出很好的估测。其中，∆=ε−=，iixt()xti(),(i1,2,3)3．基于ESO的转子磁链观测bf='。根据异步电机数学模型，选取定子电流和转子磁由(3)式可知，对于在一定范围内变化的函数b,链作为状态变量，可以得到如下方程：•选择合适的函数ε=可使得系统fii(1),(1,2,3)(5)x=A()ωrx+Bu(9)稳定在原点附近区域。进而系统(4)就能跟踪系统(3)的y=Cx扩张状态。因此系统被称为系统xii,(=1,2,3)(4)(3)其中，的扩张状态观测器。值得注意的是扩张状态观测器(4)''x=[,,iiαβψψα,β]u=[,]uuαβ与系统(3)中的不确定成分和外扰无关，而仅和ssrrssf'