同步电动机磁链观测器研究
同步电动机磁链观测器研究
【摘 要】 详细分析了开环电流模型、电压模型进行磁链观测的方法，针对传统电压模型中存在的纯积分问题提出了改进方法，借助Matlab/Simulink仿真环境搭建仿真平台，仿真验证改善后电压模型引入校正环节k后观测器的稳定性、抗扰动性以及校正系数k的取值对速度阶跃响应的影响，此外对模型具有的抑制积分漂移功能以及改善后电压模型无需对积分器进行初始值设定进行仿真分析，仿真结果验证了改进电压模型的正确性和有效性。
【关键词】 交-直-交变频 同步电动机 电流模型 电压模型
1 引言
矿井提升机是矿井人员，物资设备上下井的咽喉设备。保障其安全、可靠、高效地运行是保证矿山安全生产的关键。通过变频器的调速控制，能够实现提升机平稳的恒加速和恒减速过程，并且消除了原来的转子串电阻所造成的能源损耗，具有非常显著的能源节约效应。同时，变频器调速控制系统的电路简单，避免了原来的电阻器、接触器和绕线电机碳刷等元件容易损坏的不足，减少了故障的发生。因此，电压变频器在提升设备速度控制系统中进行应用，具有非常广阔的前景。
作为一门新发展的技术，变频调速被应用于矿山提升机是电力拖动系统必然的发展方向。目前，大功率交流调速应用领域，交-直-交变频同步电动机调速技术已得到了广泛应用，其控制系统多采用矢量控制系统。矢量控制技术能够有效发挥作用的前提是，要能准确的捕获到电动机的磁链信息。因为无论是要进行磁场的定向控制，还是要进行磁链的闭环控制，都必须要时刻清楚的掌握磁链的位置与大小。因此，很有必要对磁链的检测方法进行研究。
磁链的检测方法在工程上主要分为直接检测法和间接检测法。要实现磁链的直接检测，在工艺与技术上都存在较多的问题，所以现在主要使用间接检测法。间接检测的方法具体为，首先测得电动机的定子电压、转速或电流等容易检测的信息，然后利用已建立的电机数学模型，通过计算得出磁通匝的幅值与空间位置角。间接检测法中又包括开环和闭环检测。虽然闭环检测具有更好的性能，但其结构较为复杂。而开环检测方法的结构比较简单，通过适当改进能够满足要求，所以更实用一些。
本文主要进行了开环观测模型的研究，详细分析了开环电流模型、电压模型以及改进的电压模型进行磁链观测的方法，并通过Matlab/Simulink仿真平台搭建仿真模型进行仿真研究，仿真结果验证了改进后的电压模型的正确性和有效性。
2 开环观测模型