基于全阶状态滑模观测器的异步电机转子磁链观测

由于异步电机转子磁链的直接测量十分困 难，通常需要通过间接观测计算获得。根据所用 电机模型的不同，有两种较为典型的转子磁链观 测计算方法，即电流模型法和电压模型法［1］ 。其 中，电流模型法受电机参数影响较大，一般仅用 于低速阶段；而电压模型法，因其存在积分运算 问题，一般用于中高速运行阶段［3］ 。为了克服直 接电压或电流模型法存在不足以获得更好的转 子磁链定向效果，基于全阶观测器的转子磁链观 测方案是近年来广为关注的研究热点问题。文 3 DOI:10.19457/j.1001-2095.2015.08.001 电气传动 2015年 第45卷 第8期 杨淑英，等：基于全阶状态滑模观测器的异步电机转子磁链观测 献［4］通过对全阶状态磁链观测器反馈矩阵的设 计，使其在稳态情况下能够依据运行转速的不同 可分别等效为电压模型磁链观测器与电流模型 磁链观测器，并通过控制器参数的选取使其在两 种模型之间平滑切换。文献［5］依据鲁棒控制理 论和线性矩阵不等式综合求取观测器的增益矩 阵，力图在全速范围内都能保证系统的稳定性。 但文献［4-5］的算法复杂，工程调试困难，难以实 际应用。扩展卡尔曼滤波等先进控制理论近年 来也逐渐被应用于转子磁链观测器的设计之中： 如文献 ［6］提出了一种扩展卡尔曼观测器的形 式，这种观测器通过设置两个分别辨识定子电阻 和转子电阻的子扩展卡尔曼模型作为输入，以期 提高磁链观测的准确性，但需要3个观测器构建， 较为复杂；文献［7］则在扩展卡尔曼观测器中加 入转子电阻辨识来提高转子磁链观测的精度，但 这种观测器是一种全阶随机观测器，较全阶观测 器更为复杂，工程实现更为困难。滑模观测器具 有实现简单、鲁棒性强的优点，近年来被用于转 子磁链的观测之中［8-10］ 。但滑模观测器存在其固 有的抖震问题，难以在频率变化较大的场合中 应用