一种实时修正解耦参数的优化矢量控制方法

李皎洁，苏中义，张向锋

(上海电机学院，上海200240)

    摘要：提出了一种实时修正感应电动机矢量控制中解耦参数的方法。在矢量控制的电压解耦计算中增加了参数修正计算，通过可测量的参数值推导解耦电压参数，并实时更新，矢量控制的解耦参数能跟随电动机实际运行参数的变化，提高了解耦的效用。仿真结果表明该方法是有效的。

    关键词：矢量控制；感应电动机；交叉解耦；参数修正

    中图分类号：TM346  文献标识码：A  文章编号：1004—7018(2008)05—0046—03

0引言

    感应电动机的电流、电压、磁通和电磁转矩等变量存在复杂的耦合关系。针对这个问题，许多矢量控制策略被提出，但是它们在应用中都不可避免地存在电机参数敏感性以及噪声抑制等问题^[6]。众多的矢量控制策略中以基于转子磁场定向构成的控制系统最为常见，它的可控电压模式不仅易于实现解耦，而且控制结构大大简化。在基于转子磁场定向的矢量控制的解耦计算中，解耦项的参数往往是恒定值，但是实际环境下的电机参数敏感变化，导致定子电流的励磁分量和转矩分量的耦合不能****消除，降低了系统性能。

    针对这个问题，本文提出一种优化矢量控制方法，根据可测量的参数值推算解耦电压。通过实时修正解耦参数，使得解耦计算符合当前的电机运行状态，实现交叉耦合的完全解耦，降低参数敏感对控制性能的影响。最后本文通过对控制过程的仿真验证了该方法的有效性。

1感应电动机等效模型

     M-T同步旋转坐标系下,感应电动机的数学模型[1]可描述为:

式中：ω₁为定子磁场旋转速度，ω_s为转差角速度，P为感应电动机极对数，Ψ₂为转子磁链。

    考虑到电动机运行时动态性能的讨论，引入电机拖动公式：

式中：σ为定子瞬间电感系数，分别为电磁转矩和负载转矩，P为极对数，J为转动惯量，可得M-T同步旋转坐标系下感应电动机的等效模型结构，如图l所示。

  2解耦参数的实时修正方法

    由图1可见,决定转子磁链Ψ₂稳态值的励磁电流分量iM1和决定电磁转矩Te稳态值的转矩电流分量iT₁之间存在交叉耦合,需要解耦.针对这个问题，前人提出了很多种交叉耦合的解耦算法，如对角矩阵解耦法、单位矩阵解耦法、前馈控制解耦法，反馈控制解耦法等，这些方法在参数不变的情况下都能十分有效地解耦。但是电机运行时其参数不断变化，导致解耦算法产生偏差，电机的控制性能也受到影响。

 

    反馈解耦算法是矢量控制交叉解耦中常见的解耦算法，它将感应电动机的M、T轴电流的反馈量用于电动机解耦电压的计算，并将其引入电机控制电压输入端进行叠加补偿。这种解耦算法是建立在定子电流反馈量无延迟，和交叉耦合项中的电机自感系数Ls、漏感系数σ的计算估算值和实际值高度吻合基础上的。当电机参数改变或者运行频率改变时，解耦电压的计算值与实际值之间分别存在偏差不可能达到完全解耦[7]。本文以反馈解耦法为例，提出实时计算等效解耦参数的方法，反馈解耦法的结构如图2所示。

则式(7)就是解耦项修正公式，根据这个公式可由电机测量参数推导交叉耦合项的值，在解耦算法中应用该值，实时修正交叉解耦项的大小，则可保证解耦电压总是与实际运行参数匹配。将式(7)中的ω₁Lsσ一代人反馈电压解耦算法中，得实时解耦控制电压公式为：

式