摘要：傳統(tǒng)的矢量控制方法基于異步電機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型，控制性能受電機(jī)的參數(shù)影響很大。文章結(jié)合異步電機(jī)的特性和要求在控制策略中設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)速，電流，磁鏈等多個(gè)閉環(huán)，采用了對(duì)參數(shù)依賴性很小的偏差電壓解耦方式，并結(jié)合電機(jī)的電壓模型和電流模型對(duì)傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子磁鏈計(jì)算進(jìn)行了補(bǔ)償和修正，有效地降低參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)的影響。dsp芯片‘ims320f2812有著強(qiáng)大的運(yùn)算能力和優(yōu)良控制性能，基于該芯片的硬件系統(tǒng)很好的實(shí)現(xiàn)了控制方案，實(shí)驗(yàn)表明該控制系統(tǒng)精度高，實(shí)時(shí)性和動(dòng)響應(yīng)都較好。

關(guān)鍵詞：偏差電壓解耦；矢量控制；轉(zhuǎn)子磁鏈；tms320f2812

中圖分類號(hào)：tm343; tp273    文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a    文章編號(hào)：1001-6848(2010)03-0060-04

    矢量控制算法中大量使用了電機(jī)參數(shù)，而在運(yùn)行中電機(jī)參數(shù)變化很大（如轉(zhuǎn)子電阻****變化可達(dá)50 010，極大地影響了控制系統(tǒng)的能。如何消除參數(shù)的變化對(duì)控制性能造成的影響成為矢量控制中的一傘重要課題。為了解決這一問題，很多學(xué)者在電機(jī)參數(shù)在線辨識(shí)方面做了大量的工作。文獻(xiàn)[1-4]介紹了幾種常見的電機(jī)參數(shù)在線辨識(shí)方法，主要有擴(kuò)張卡爾曼濾波法( ekf)、模型參考自適應(yīng)法( mrac)、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)法(ann)等等，但這些方法算法復(fù)雜，需要大量實(shí)時(shí)計(jì)算，而且很多都包含了微分運(yùn)算環(huán)節(jié)，容易產(chǎn)生運(yùn)算結(jié)果的“毛刺”現(xiàn)象；文獻(xiàn)[5]在控制環(huán)節(jié)中加入了相角閉環(huán)來(lái)補(bǔ)償由于參數(shù)變化引起的轉(zhuǎn)子磁鏈誤差，但其依據(jù)電機(jī)的電流模型，在低速時(shí)補(bǔ)償效果不佳。

  本文根據(jù)閉環(huán)對(duì)參數(shù)變化具有抵抗作用，在控制策略中設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)速，電流，磁鏈等多個(gè)閉環(huán)，電壓解耦環(huán)節(jié)采用了對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)依賴性很小的偏差解耦方式，并且結(jié)合了電機(jī)的電壓模型和電流模型對(duì)控制中的核心變量（轉(zhuǎn)子磁鏈）進(jìn)行了補(bǔ)償和修正。從而繞過復(fù)雜的參數(shù)辨識(shí)環(huán)節(jié)，大大降低了電機(jī)參數(shù)變化對(duì)控制系統(tǒng)的影響。采用dsp芯片tms320f2812實(shí)現(xiàn)了該矢量控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，取得了較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

  矢量控制有定子磁場(chǎng)，氣隙磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)三種磁場(chǎng)定向方式，這里采用轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)定子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁務(wù)量的解耦。通過3/2變換和旋轉(zhuǎn)變換可以得到異步電機(jī)在以轉(zhuǎn)基于tms320f2812的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)陳順中，等子磁鏈為d軸，與之垂直且超前n/2方向?yàn)間軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的數(shù)學(xué)模型。

    在實(shí)際控制中可以引入pi調(diào)節(jié)器，從而繞開參數(shù)對(duì)電流進(jìn)行有效控制。具體算法如下：

    但從式(1)和式(2)可以看出d軸和g軸間存在耦合。要消除交叉耦合量的影響必須對(duì)d、g軸電壓進(jìn)行解耦。目前，學(xué)者共提出三種解耦方法：反饋解耦、前饋解耦、偏差解耦。本文采用偏差解耦的方法，通過電流給定信號(hào)與反饋信號(hào)的差值進(jìn)行pi調(diào)解來(lái)生成耦合量：

   

  將pi調(diào)節(jié)引入到解耦電壓項(xiàng)的計(jì)算中，不僅保證了高速運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)跟隨給定變化的調(diào)節(jié)能力、快速響應(yīng)給定的變化，更重要是在電機(jī)運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子電阻和轉(zhuǎn)子電感的變化非常大，偏差解耦避開了這兩個(gè)參數(shù)，增強(qiáng)了系統(tǒng)對(duì)電機(jī)參數(shù)變化的抵抗能力。

  在矢量控制中轉(zhuǎn)子磁鏈職和磁場(chǎng)定向角日；都是實(shí)際值，然而這兩個(gè)量都是難以直接測(cè)量的，因而只能采用觀測(cè)值或模型計(jì)算。而傳統(tǒng)的觀測(cè)器所依據(jù)的電機(jī)模型方程依賴于電機(jī)參數(shù)的正確性，受參數(shù)變化影響很大。為了解決這個(gè)問題很多學(xué)者在電機(jī)參數(shù)在線辨識(shí)方面進(jìn)行了大量的研究工作。這里對(duì)傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子磁鏈計(jì)算和控制進(jìn)行改進(jìn)，提出一種新的轉(zhuǎn)子控制方法從而繞過參數(shù)在線辨識(shí)，使系統(tǒng)在運(yùn)行中不受參數(shù)變化的影響。

  如圖1所示，在理想電機(jī)模型中，我們令d軸與轉(zhuǎn)子磁鏈完全重合，磁鏈和轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)完全解耦。但實(shí)際運(yùn)行中，由于電機(jī)參數(shù)的變化間接導(dǎo)致轉(zhuǎn)子磁鏈