磁通观测器分析设计与实用技术研究

摘要

在基于定子磁场定向的控制系统中，定子磁通的观测精度对系统的性能影响很大。利用硬件对磁通进行检测不但增加了成本，同时准确性不高。常用的办法是利用电机的电压、电流和转速等能直接检测到的信号通过算法来间接获得磁通信息。磁通观测器可分为开环磁通观测器和闭环磁通观测器。其中开环磁通观测器因其控制算法简单而使用较多，本文选取了只依赖电机定子电阻的U-I模型进行研究。 针对U-I模型中纯积分器的初始值和积分饱和问题，分析了几种比较实用的改进算法，并对每种算法中的重要参数的选值进行了理论推导，给出了可供选择的范围。同时，电机相电压和电流的检测精度对磁通的估算影响很大。文章提出了在基于定子磁场定向用修正脉冲宽度的办法进行死区补偿，然后用功率管的导通时间直接计算电机的相电压。将形态滤波器引入到电机电流的滤波当中，并与传统的硬件滤波进行了对比，得出了形态滤波器具有最佳滤波效果的结论。所设计的磁通观测器在改善普通V/f控制系统低速性能取得了良好的效果，对磁通幅值进行闭环控制能够维持电机在低速时定子磁通恒定，电机低速带载能力得到提高，仿真验证了磁通观测器观测到的磁通与电机实际磁通相吻合的结论。