模糊定子電阻辨識在直接轉矩控制系統(tǒng)中的應用

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1、第19卷第3期湖南工程學院學報V01．19．No．32009年9月JournalofHunanInstituteofEngineeringSept．2009模糊定子電阻辨識在直接轉矩控制系統(tǒng)中的應用蔡斌軍，劉國榮。(1．湖南工程學院應用技術學院，湘潭411101；2．湖南工程學院電氣信息學院，湘潭411101)摘要：直接轉矩控制在低速運行時，電機定子電阻的變化影響了系統(tǒng)的低速性能．由于定子電阻的變化隨端部繞組溫度及其變化率的變化關系具有非線性、時變性等特點，難以建立精確的數學模型．本文介紹一種基于模糊控

2、制理論的定子電阻辨識直接轉矩控制交流電機調整系統(tǒng)，該方法結構簡單．仿真結果表明，此方法能夠精確辨識定子電阻，有效的改善了直接轉矩控制系統(tǒng)的低速性能．關鍵詞：直接轉矩；模糊控制；定子電阻辨識；低速性能中圖分類號：TM301．2文獻標識碼：A文章編號：1671—119X(2009)O3一OOO6一O4本文根據定子電流與定子電阻直接關聯(lián)的關0引言系，采用以定子電流偏差及偏差變化率作為模糊控制器的輸入，對定子電阻進行辨識．仿真結果表明：直接轉矩控制是一種新型的異步電機調速技該控制方法能夠提高電機在低速運行時的響

3、應速術，其控制思想是在保持磁鏈幅值不變的基礎上，通度，減小轉矩和電流的脈動量，有很好的魯棒性．過正確選擇定子電壓綜合矢量控制定子磁鏈的旋轉速度以控制轉矩，達到控制電機速度_1]．在直接轉矩控制系統(tǒng)中，電機高速運行時，定子電阻壓降對定子磁鏈的影響很小，可以忽略由定子電阻變化應起的影響．在低速運行時，由于定子電阻變化應起的影響．在低速運行時，由于定子電阻上的壓降分量增大，定子電阻的精確觀測是改善系統(tǒng)低帶性能的關鍵．但定子電阻的變化與繞組端部的溫升、定子電流及頻率等諸多因素有關，具有時變性、大慣性、非線性等特

4、點．由于溫度及其變化率與電阻之間的關系復雜，難以用精確的數學模型表達．圖1直接轉矩控制系統(tǒng)原理框圖為了準確觀測定子電阻，文獻[2—4]把模糊控1直接轉矩控制原理制器分別引入到直接轉矩控制系統(tǒng)中，利用模糊邏輯處理不確定信息的能力，根據轉矩和磁鏈的設定直接轉矩控制的原理框圖如圖1所示．在定子值、估計值來選擇合適的電壓矢量．該方法在一定程坐標系中，異步電機的電磁轉矩為：度上可以減少轉矩和磁鏈的脈動，但沒有考慮定子T一3(電阻變化對轉矩和磁鏈估計值的影響．文獻I-8提出一)(1)了一種利用電流設定值合適計值之進

5、行定子電阻在式中，分別為定子磁鏈在a，軸上的分量；i，線估計并對其進行補償的方法，也不能從根本上解分別為定子電流i在a，J臼軸上的分量．決轉矩和磁鏈脈動的問題．收稿日期：2009-02—20作者簡介：蔡斌軍(1976一)，男，碩士，講師，研究方向：電力電子電機控制第3期蔡斌軍等：模糊定子電阻辨識在直接轉矩控制系統(tǒng)中的應用7因此，在直接轉矩交流控制系統(tǒng)中，定子磁鏈的控制是關鍵．除通過轉速指令、函數發(fā)生器給出定子磁鏈的給定值，還必須實時獲得定子磁鏈的實際值，以此實現定子磁鏈的閉環(huán)控制．而磁鏈可以采用一模型來

6、獲得．定子磁鏈和電壓關系式如下：rr===I(Us—Ri)一IEdt(2)JJNB10．50．20000定子磁鏈在a，盧軸上的分量，與定子電壓分量，的關系如下：r一I(一R)dt(3)√r一l(U一)dr(4)J一~／(。+。)(5)通過實測的定子電流和電壓在靜止坐標系中經坐標變換得到i，i，，，經過上述公式計算即2．2模糊規(guī)則的設計可得到定子磁鏈和電磁轉矩的估算值和丁．根據許多工程問題的模糊規(guī)則完全是經驗的總結，估算值與給定值之間的差值△和△T，以及磁鏈的但控制規(guī)則是結合實際結果總結出來的．實驗時才位

7、置，從綜合矢量開關狀態(tài)選擇器中選擇最佳的用不同的負載和運行方式得到不同的e(走)和Ae(k)電壓矢量，從而實現電機的直接轉矩控制．組合．有意測取e(忌)和Ae(是)在各自子集里數度為1的論域組合及對應的△R()，在查△R(志)隸屬函2模糊定子電阻辨識器設計數表，找出對應最大隸屬度的△R(是)的子集，即可總結出一條模糊規(guī)則．2．1模糊變量模糊控制器的每條規(guī)則都用e(忌)、Ae(k)和△R將定子電流偏差率e(愚)和定子電流偏差變化(志)來描述，第i條規(guī)則可R表示為：率Ae(k)作為模糊辨識器的輸入，則有：i

8、fE=AandEC—Bthen一Ci8(是)一i(忌)一i(忌)(6)根據文獻E53可得電阻變化的35條模糊規(guī)則，Ae(k)一(走)一e(尼一1)(7)如表3所示．i()是由T和通過定子電流的計算公式得表3定子電阻偏差率模糊規(guī)則表到的定子電流給定值，i(忌)是定子電流的實際i見4量值，Ae(k)為連續(xù)兩次定子電流偏差的變化率．將輸入變量e(走)、Ae(k)模糊化，設偏差的語言PSPBPBPSPSZONSNS變量為E，模糊子集為A；論域為分為