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MATLAB／SIMULINK永磁同步电机无传感器矢量控制系统仿真【摘要】永磁同步电机矢量控制系统在电动汽车、轮船等交通运输领域具有广泛的应用前景。
使用MATLAB/SIMULINK的仿真功能，采用模块化的设计结构，分别对速度环调节、电流PI（Proportion Integration）调节、SVPWM（Space Vector Pulse Width Module）波的产生、、双闭环的整个系统模型进行仿真研究。
仿真在线调试，转子转速和转子转角、定子电流、以及转矩通过Scope模块进行观察，及时调整系统模型参数，使系统性能达到最佳化，实现了永磁同步电机矢量控制和正反转调速。
结果表明该种控制方法具有很好的鲁棒性，且该种方法可以提高设计的效率并缩短系统设计时间。
【关键词】永磁同步电动机；无传感器控制；滑膜电流观测器Abstract：The vector control system of PMSM（Permanent Magnetic Synchronization Motor）has a wide application prospect in the fields of electric cars and steamship etc.The simulation research of vector control PMSM system can provide methods for PMSM vector control system design and realization.This thesis involves in simulation research of speed loop modulation，PI（Proportion Integration）adjustment and dq/αβ transformation，gaining SVPWM（Space Vector Pulse Width Module）waves and double loop systems based on module structure under the environment of MATLAB/SIMULINK.Scope module was used to observe the stator current，rotating angle，revolution speed of rotator and rotating of torque.Through adjusting the module parameters timely，vector control and velocity modulation of PMSM was realized.The simulation results indicate that vector control system has the characteristics of fast speed up，strong overload capacity and ideal speed adjustment.Key words：permanent magnet synchronous motor；sensorless control；sliding current mode observer1.引言随着高性能永磁材料、大规模集成电路和电力电子技术的发展，永磁同步电机因为其功率密度高，体积小，功率因数和高效率而得到发展，且引起了国内外研究学者的关注[1]。
《异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现》一、引言随着现代工业技术的飞速发展，对于电机控制系统的性能和可靠性要求也越来越高。
其中，异步电机无速度传感器矢量控制系统是一种能够满足高性能需求的技术手段。
这种系统不需要机械式速度传感器，就能够精确控制电机的转矩和速度，具有较高的动态响应和稳定性。
本文将详细介绍异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现过程。
二、系统设计1. 总体设计异步电机无速度传感器矢量控制系统主要由电机本体、逆变器、控制器等部分组成。
其中，控制器是整个系统的核心部分，负责实现电机的矢量控制。
2. 矢量控制算法设计本系统采用无速度传感器矢量控制算法，主要包括磁链观测、转子时间常数辨识、电流控制等部分。
其中，磁链观测是实现无速度传感器控制的关键技术之一，能够根据电机定子电压和电流信息估计出转子磁链的位置和大小。
转子时间常数的辨识则是为了提高系统的动态性能和鲁棒性。
电流控制则是根据电机转矩需求和观测到的转子磁链信息，控制逆变器输出电压，实现电机的精确控制。
3. 控制器硬件设计控制器硬件主要包括微处理器、功率驱动电路、采样电路等部分。
微处理器是控制器的核心部件，负责运行矢量控制算法和实现各种保护功能。
功率驱动电路将微处理器的控制信号转换为逆变器所需的驱动信号。
采样电路则负责实时采集电机的电压、电流等信号，为矢量控制算法提供必要的输入信息。
三、系统实现1. 软件设计软件设计主要包括操作系统、控制算法程序等部分。
操作系统负责管理控制器的硬件资源，为控制算法程序提供运行环境。
控制算法程序则是实现无速度传感器矢量控制的核心程序，包括磁链观测、转子时间常数辨识、电流控制等部分的实现。
2. 实验验证为了验证本系统的性能和可靠性，我们进行了大量的实验验证。
实验结果表明，本系统具有较高的动态响应和稳定性，能够精确控制电机的转矩和速度，且无需机械式速度传感器，具有较高的实用价值。
四、结论本文介绍了一种异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现过程。
无速度传感器的矢量控制系统仿真带转矩内环的转速，磁链闭环矢量控制系统的电气原理图如图1所示。
在图中，主电路采用了电流滞环控制型逆变器。
在控制电路中，在转速环后增加了转矩控制内环，转速调节器ASR的输出是转矩调节ATR 的给Te *,而转矩的反馈信号Te ,则通过矢量控制方程 （1） 计算得到。
电路中的磁 链调节器ApsiR 用于对电动机定子磁链的控制，并设置了电流变换和磁链观测环节。
ATR 和ApsiR 的输出分别是定子电流的转矩分量i st *和励磁分量i sm *。
i st *和i sm *经过2r/3s 变换后得到三相定子电流的给定值 并通过电流滞环控制PWM 逆变器控制电动机定子的三相电流。
图1 带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统原理图ψr st r m p e i n L L T =i s *C i s *B i s *A带磁链和转矩闭环的矢量控制系统仿真如图2所示。
其中直流电源DC，逆变器inverter,电动机motor和电动机测量模块组成了模型的主电路，逆变器的驱动信号由滞环脉冲发生器模块产生。
三个调节器ASR,ATR和AspiR均是带输出限幅的PI调剂器。
转子磁链观测使用二相同步旋转坐标系上的磁链模型(图3)，函数模块Fcn用于计算转矩，dq0-to-abc模块用于2r/3s的坐标变换。
图2 带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统仿真模型图3 三相电压的变换模型仿真图带转矩内环的转速，磁链闭环矢量控制系统，调节器参数见表1.模型的仿真算法为ode23tb 。
在矢量控制系统中，为了实现转速的闭环控制和磁场定向，电动机的转速检测是必不可少的，并且转速检测的精度直接影响磁场定向的准确性。
从电动机数学模型可以看出，电动机转速实际上也可以通过推算得到，因此无速度传感器的矢量控制系统成为了交流调速的重要研究内容。
无速度传感器的交流调速一方面减少了设备，另一方面也避免了速度传感器检测本身可能带来的误差。
基于MRAS的无速度传感器矢量变换控制系统的设计与仿真曾晓斌;李全【摘要】为了能精确控制和检测异步电机的转速，设计了一款无速度传感器的转速控制系统，采用矢量控制对电机转速进行控制，并且利用 MRAS 方法对电机转速进行推算。
本文利用Matlab/simlink 构建了本系统的模型并进行仿真，仿真结果表明本文设计的转速控制系统能精确地控制并检测到电机转子的速度，并且转速对负载扰动有良好的抗干扰性。
%In order to control and detect the speed of asynchronous motors, a control system is designed. Vector control is used for control of speed, and an MRAS method is used for calculating the rotation rate of the motor. Finally, a simulation model is established under MATLAB/Simulink. The simulation results show that the speed control system can accurately control and detect the rotor speed and the speed has good resistance to load disturbance.【期刊名称】《五邑大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】6页(P57-62)【关键词】无速度传感器;MRAS;矢量控制【作者】曾晓斌;李全【作者单位】五邑大学信息工程学院，广东江门 529020;五邑大学信息工程学院，广东江门 529020【正文语种】中文【中图分类】TM343矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的. 目前矢量控制的研究方向主要是提高转子磁链观测的准确性和鲁棒性. 由于使用速度传感器检测转速会增加系统的复杂性和成本且在不同的温、湿度等条件下也会影响其精确性[1]，为了避免使用速度传感器带来的问题，本文采用模型参考自适应系统Model Reference Adaptive System（MRAS）方法辨识电机转速. 目前广泛应用的无速度传感器模块主要分为以下4类：感应电动势计算法、转子磁链角速度计算法、定子电流转矩分量误差补偿法和MRAS法. 前两者推算的转速容易受干扰影响，定子电流转矩分量误差补偿法的动态转速准确性较差，而MRAS法则能实时跟踪电机转速变化.由于异步电机的数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，要想在动态中准确地控制异步电动机的电磁转矩是比较困难的. 矢量控制的目的是通过矢量坐标变换，把交流电机的物理模型等效为他励直流电机的模型，将交流电机的转矩控制转换成为直流电机的转矩控制[2].矢量坐标变换是矢量控制的核心. 矢量坐标变换包括三相坐标系ABC和静止两相正交坐标系之间的变换（3/2变换）和静止两相正交坐标系到旋转坐标系的变换（变换）[3]. 矢量变换的原则是不同坐标系下绕组产生的磁动势相等，所以三相交流绕组、两相交流绕组和旋转直流绕组彼此等效.若令坐标系中的轴与转子总磁链矢量始终一致，轴与垂直，此时的坐标系称做按转子磁链定向旋转正交坐标系，简称坐标系. 此时，轴改称轴，轴改称轴. 在轴方向的转子磁链等于转子总磁链，轴方向的转子磁链等于0，若用坐标系上的转子磁链表示此方式定向的坐标系上的转子磁链，则有式中表示转子磁链在坐标系的分量，表示转子磁链在坐标系的分量. 在坐标下异步电机的数学模型如下：为同步角速度，为转差角频率，电机在稳态运行时，和为常值，在动态情况下运行时，和均是变量；为定子电压的分量；为定子电流的分量，、为转子电流的、分量. 由式子（1）可得坐标系下的电磁转矩和转子磁链：式中为转子电磁时间常数，.通过坐标系，可以将定子电流的励磁分量和转矩分量完全解耦，改变励磁分量的值可以影响转子磁链的值，电磁转矩则受转矩分量值的影响. 这样励磁分量与转矩分量能与直流电机中的励磁电流与电枢电流相对应，把交流电机等效为直流电机进行控制.矢量控制的过程首先是将定子电流励磁分量给定值和转矩分量给定值，经过反旋转变换得到和，再经过2/3变换得到三相电流给定值、和，然后通过电流跟踪PWM 控制变频器输出三相电流，对电机进行调速控制[4]. 转子磁链定向的矢量控制调速系统原理如图1所示.图中ASR为转速调节器，AΨR为转子磁链调节器，ATR为转矩调节器，FBS为速度传感器. 当转子磁链发生波动时，转矩调节器ATR会及时调整的值，以减少转子磁链变化带来的影响，尽量令转速保持不变. 转子磁链调节器AΨR是用于调节定子电流转矩分量给定值，确保转子磁链恒定.MRAS基本思想是选取转子磁链的电压方程作为参考模型、电流方程作为可调模型分别计算转子磁链，将两个模型输出的转子磁链进行对比，最后通过PI控制器估算得出转子转速[5].式中，为推算转子角速度，、为电压模型法计算得出的转子磁链在坐标下的分量；、为电流模型法计算得出的转子磁链在坐标下的分量.电流模型法是根据磁链和电流的关系计算转子磁链在坐标下的分量. 通过对检测得到的定子电流、、进行3/2变换，得到坐标系下的分量、，由式（5）、（6）计算得和. 电流模型法的计算模型图如图2所示.式中，为转子角速度.电压模型法是根据感应电动势等于磁链变化率的关系，计算转子磁链在坐标下的分量. 对定子三相电压、、和定子电流、、分别进行3/2变换，得到坐标系下的分量、和、. 由式子（7）、（8）计算得转子磁链在坐标下的分量、[6]. 电压模型法的计算模型图如图3所示.式中为转子电感，为定子电感，为互感，漏磁系数.为了验证推算电机转速的准确性，采用Matlab中的simulink工具箱搭建系统模型，并进行仿真，仿真的系统模型如图4所示，图5为根据MRAS方法搭建的转速推算模块. 系统主要包括交流电机、逆变器、PWM生成模块、转速推算模块和3个PI调节器.本系统选用的三相异步电机参数设置如下：380 V、50 Hz、2对极，，，，，，. 定子绕组自感；转子绕组自感；漏磁系数；转子时间常数.电机在空载和加载过程中电机的定子A相电流、电磁转矩、转子磁链幅值（PHIR）和转子磁链轨迹的变化情况如图6-9示. 图10、图11分别表示电机估算转速和实际转速. 电机在启动时，转速逐渐上升，磁链轨迹波动很大，引起转矩的大幅度波动；在0.6 s时，转速到达给定值1 200 r/min，此时A相电流下降为空载电流，转矩也相应降低为. 电机在0.6 s突加负载，转速略有下降后仍然保持为1 200r/min，转矩经调整后保持为，此时定子A相电流上升为.比较图10、图11，电机在启动过程中两组转速都平缓上升，转速到达给定转速后，估算转速有小幅度的波动，检测转速则相对平缓，两者相差很小. 电机0.6 s加载后，转子检测转速略有下降后能保持稳定；估算转速出现波动，此时通过调节PI控制器的比例、积分环节可以尽可能地减少波动. 可见，本系统采用MRAS法搭建的转速估算模型估算到的转速符合工程需求.本文设计的基于转子磁链定向的矢量控制方法，采用转速、电流的双闭环控制，不仅具有良好的动、静态性能，而且能减少负载波动对电机转速的影响，具有强鲁棒性. 调速控制系统仿真结果表明电机转速、转矩对负载扰动有良好的响应，并且MRAS方法估测的转子转速与实际转速相差较少，说明本系统在无速度传感器下能实现转速估测，可以广泛应用在工程实践中. 但是推算的转速达到额定转速后有小幅度的波动，与实际转速有一定差异，并且电机在低速运行时波动更严重. 后续的工作将是寻找更优的转速估计方法提高转速估测的精度，进一步提高系统的动态性能.【相关文献】[1] 周渊深. 交直流调速系统与MATLAB仿真[M]. 北京：中国电力出版社，2007.[2] 张兴华. 基于Simulink/PSB的异步电机变频调速系统的建模与仿真[J]. 系统仿真学报，2005, 17(9): 2099- 2103.[3] 陈伯时. 电力拖动自动控制系统[M]. 北京：机械工业出版社，2005.[4] 刘俊，庄圣贤. 三相异步电机矢量控制的研究[J]. 电气开关，2010(2): 26-30.[5] 冯垛生，曾岳南. 无速度传感器矢量控制原理与实践[M]. 北京：机械工业出版社，1997.[6] 张月芹，薛重德，张志林，等. 基于MRAS的异步电动机无速度传感器矢量控制系统[J]. 农业装备与车辆工程，2007(8): 20-23.。
数控机床转动系统的无速度传感器的矢量控制分析数控机床转动系统是数控机床的重要组成部分，其主要功能是驱动主轴实现旋转运动。
无速度传感器的矢量控制是一种常用的控制方法，本文将对该控制方法进行详细分析。
无速度传感器的矢量控制是指在控制系统中不需要外部速度传感器即可实现主轴转速的闭环控制。
在传统的速度闭环控制中，需要通过速度传感器来测量主轴的转速，然后与设定值进行比较，进而调整驱动力矩以实现闭环控制。
而无速度传感器的矢量控制则是通过对主轴的电流进行控制，利用电机的动态特性和数学模型来实现主轴转速的闭环控制。
无速度传感器的矢量控制主要包括以下几个步骤：通过对电机的电流进行采样和测量，得到主轴的电流信号；然后，通过对电机的电流进行调节和控制，控制电机的输出力矩；接下来，将控制的输出力矩作为输入信号，通过数学模型来计算主轴的转速；将计算得到的主轴转速与设定值进行比较，通过调整控制信号来实现闭环控制。
在无速度传感器的矢量控制中，电机的动态特性是实现闭环控制的关键。
电机的动态特性主要包括转矩常数、转动惯量以及电感和电阻等参数。
通过对这些参数的测量和计算，可以建立电机的数学模型，根据数学模型来计算主轴的转速。
电机的数学模型还可以用于预测转速的变化趋势，进一步优化控制策略，提高控制精度和响应速度。
无速度传感器的矢量控制在数控机床转动系统中具有以下几个优点：由于不需要外部速度传感器，可以减少系统的复杂度和成本，提高系统的可靠性和稳定性；通过电流的控制，可以更精确地调节主轴的输出力矩，提高加工质量和效率；利用电机的动态特性和数学模型，可以实现更精确和快速的闭环控制，提高控制的精度和响应速度。
无速度传感器的矢量控制也存在一些问题和挑战。
电机的动态特性可能会随着时间的变化而产生漂移，导致控制精度和稳定性的下降；电机的数学模型可能受到温度、磁场和机械振动等因素的影响，需要进行定期更新和校准；无速度传感器的矢量控制对电机的参数辨识和模型建立要求较高，需要进行复杂的计算和实验验证。
基于MRAS的异步电机无速度传感器矢量控制异步电机矢量控制无速度传感器模型参考自适应1引言随着电力电子技术及自动控制技术的发展，交流电动机的调速系统正走向高性能化。
在高性能的交流调速系统中，为了提高系统的控制性能，转速的闭环控制环节一般是必不可少的。
通常，速度反馈量的检测多是采用光电脉冲编码器或测速发电机。
但高精度的速度传感器价格比较昂贵，明显增加了整个控制系统的成本。
同时速度传感器的安装存在同心度问题，由于安装中存在的问题使速度传感器成为系统的故障源，系统的机械可靠性大为降低，由此可以说在某种程度上破坏了交流异步电动机的简单、牢固等特性，限制了交流调速系统的应用范围。
因此研究无速度传感器交流调速系统，受到了国内外学术界和工程界高度重视，成为近年来的研究热点[1]。
无速度传感器矢量控制技术的核心问题是对磁链和转速进行准确辨识。
常见的磁链辨识方法有：电流模型法和电压模型法。
因电流模型需要转子转速的信息，而电压模型中不需要转子转速信息，所以无速度传感器矢量控制系统中通常采用电压模型进行磁链辨识[2]。
电压模型中含有纯积分环节，使得磁链的观测会因积分初值和漂移产生误差。
为了解决这一问题，可以采用一阶惯性环节来代替纯积分环节，由此引起的误差，可以通过参考磁链矢量经低通滤波器后的信号进行补偿[3-4]。
在磁链辨识基础上，需要对电机转速进行辨识。
近年来，随着高性能数字信号处理器的飞速发展，各种转速估计方法层出不穷。
如：直接计算法、模型参考自适应(MRAS—Model Reference Adaptive System)、基于自适应全阶状态观测器的方法、扩展卡尔曼滤波器法(EKF—Extended Kalman Filter)、神经网络法、齿槽谐波检测法、高频信号注入法等。
因MRAS原理简单、容易实现，在无速度交流调速系统中得到了广泛应用。
MRAS参数辨识思想：将不含待辨识参数的模型作为参考模型，将含有待辨识参数的模型作为可调模型，且两个模型具有相同物理意义的输出量，利用其输出量误差，并通过合适的自适应率来调节可调模型参数，已达到控制对象的输出跟踪参考模型的目的。
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：武汉理工大学题目: 无速度传感器的矢量控制系统仿真初始条件：电机参数为：额定电压U=380V、频率50=、定子电阻s R=0.252Ω、f Hz额定功率P=2.2KW、定子自感L=0.0016H、转子电阻r R=0.332Ω、额定转速sn=1420rpm、转子自感r L＝0.0016H、级对数p n＝2、互感m L＝0.08H、转动惯量J=0.6Kgm2要求完成的主要任务:（1）设计系统原理图;（2）用MATLAB设计系统仿真模型；（3）能够正常运行得到仿真结果,包括转速、转矩等曲线，并将推算转速与实际转速进行比较参考文献：[1] 洪乃刚.《电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真》.北京：机械工业出版社，2005:212-215时间安排：2011年12月5日至2011年12月14日，历时一周半，具体进度安排见下表指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要异步电动机具有非线性、强耦合、多变量的性质，要获得高动态调速性能，必须从动态模型出发，分析异步电动机的转矩和磁链控制规律，研究高性能异步电机的调速方案。
矢量控制是目前交流电动机较先进的一种动态模型,它又有基于转差频率控制的、无速度传感器和有速度传感器等多种矢量控制方式。
无速度传感器控制的高性能通用变频器是当前全世界自动化技术和节能应用中受到普遍关心的产品和开发课题。
本文介绍无速度传感器的矢量控制系统的原理和Matlab仿真。
关键词：矢量控制、无速度传感器、Matlab目录1矢量控制概述 (1)2无速度传感器矢量控制系统 (1)3无速度传感器矢量控制方法 (2)4无速度传感器矢量控制系统SIMULINK分析 (3)5仿真结果分析 (8)6学习心得 (9)7参考文献 (1)无速度传感器的矢量控制系统仿真1矢量控制概述空间矢量法是一种应用于交流电机变频调速领域的最重要的闭环控制技术之一，并且常用于交流电机动态建模。
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：武汉理工大学题目: 无速度传感器的矢量控制系统仿真初始条件：电机参数为：额定电压U=380V、频率50=、定子电阻s R=0.252Ω、f Hz额定功率P=2.2KW、定子自感L=0.0016H、转子电阻r R=0.332Ω、额定转速sn=1420rpm、转子自感r L＝0.0016H、级对数p n＝2、互感m L＝0.08H、转动惯量J=0.6Kgm2要求完成的主要任务:（1）设计系统原理图;（2）用MATLAB设计系统仿真模型；（3）能够正常运行得到仿真结果,包括转速、转矩等曲线，并将推算转速与实际转速进行比较参考文献：[1] 洪乃刚.《电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真》.北京：机械工业出版社，2005:212-215时间安排：2011年12月5日至2011年12月14日，历时一周半，具体进度安排见下表指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要异步电动机具有非线性、强耦合、多变量的性质，要获得高动态调速性能，必须从动态模型出发，分析异步电动机的转矩和磁链控制规律，研究高性能异步电机的调速方案。
矢量控制是目前交流电动机较先进的一种动态模型,它又有基于转差频率控制的、无速度传感器和有速度传感器等多种矢量控制方式。
无速度传感器控制的高性能通用变频器是当前全世界自动化技术和节能应用中受到普遍关心的产品和开发课题。
本文介绍无速度传感器的矢量控制系统的原理和Matlab仿真。
关键词：矢量控制、无速度传感器、Matlab目录1矢量控制概述 (1)2无速度传感器矢量控制系统 (1)3无速度传感器矢量控制方法 (2)4无速度传感器矢量控制系统SIMULINK分析 (3)5仿真结果分析 (8)6学习心得 (9)7参考文献 (1)无速度传感器的矢量控制系统仿真1矢量控制概述空间矢量法是一种应用于交流电机变频调速领域的最重要的闭环控制技术之一，并且常用于交流电机动态建模。
空间矢量是一个复杂变量，其大小和角度都随时间任意地变化。
目前被认为是假定在空间按正弦分布。
在矢量控制的应用中，转速和转子的位置都可以通过使用诸如测速发电机或者编码盘等传统的机电传感器来获得。
但是，这样增加了驱动系统的体积和成本。
如果转速和转子的位置能够估计，我们就不必要再使用传感器。
这就是所谓的无传感器控制技术。
无传感器控制技术的主要目的就是估计转子的位置和转速并利用此电机速度参数测量电压和电流。
矢量控制，即利用空间坐标变换方法控制交流电机模型。
在实现上通过坐标变换将三相坐标系变为两相，再由两相静止坐标系变换到两相旋转坐标系，由此将交流电机模型转化为直流电机模型。
由于电机转速是利用转子磁链直接控制的。
因此，该系统利用了转子磁链的定向控制原理。
矢量变换控制可以让交流电动机模仿直流电动机的控制规律。
实现交流电动机磁通和转矩的相互独立控制，使交流电动机变频调速系统具有直流调速系统的全部优点。
为了适应高精度的转速闭环控制及磁场定向的需求。
要在电机轴上安装速度传感器。
然而，在有些场合不允许外装任何速度和位置检测元件，且安装速度传感器在一定程度上降低了调速系统的可靠性, 增加了速度传感器本身带来的误差。
解决这种问题，可以通过无速度传感器的矢量控制系统研究，使用间接计算法求出电机运行的实际转速值作为反馈信号, 实现转速外环控制。
2无速度传感器矢量控制系统一般说来, 异步电动机无速度传感器控制系统, 把获得转速(或同时获得磁链) 的方法分为三大类一是利用电机的运动方程进行转速的推算; 二是利用电机的状态方程直接1进行转速的计算; 三是利用自适应状态观测器观测磁链并同时对转速进行辨识。
还有其它一些方法是这几类方法的变形、混合或是不便于把它归结为其中的某一种类型。
这种系统是用一个转速推算器代替速度传感器, 其中转速推算器有4个输入信号和2 个输出信号。
转速推算器的一个输出就是电动机运行的实际转速值ω̅，以此作为转速反馈信号。
其中ACR 为电流调节器。
3无速度传感器矢量控制方法在电机定子侧装设电压传感器和电流传感器，检测三相电压U ABC和三相电流I ABC，根据3/2 变换求出静止轴系中的两相电压U sα、U sβ、及两相电流I sα、I sβ。
由定子静止轴系（α−β）中的两相电压、电流可以推算定子磁链，估计电机的实际转速。
当二相同步旋转坐标系按转子磁场定向时，异步电机的数学模型为：dωr dt =pL mjL ri sqψrd−PJT L(1)ωs=L mT rψrdi sq(2)Dψrd dt =−1Tψrd+L mT ri sd(3)di sd dt =L mσL s L r T rψrd−R s L r2+R r L m2σL s L r2i sd+ω1i sq+U sdσL s(4)di sq dt =−L mσL s T rωrψrd−R s L r2+R r L m2σL s L r2i sq+ω1i sd+U sdσL s(5)式中: L s，L r，L m，R s，R r——分别为定、转子的电感、互感和电阻；ω1，ωs，ωr，ω̂，——分别为同步转速、转差、真实转速和估算转速；U sd，U sq，i sd，i sq——分别为按转子磁场定向后定子电压和电流的d、q轴分量；ψrd，θ——分别为按转子磁场定向后转子磁链的d轴分量、d轴与固定坐标α轴夹角；T r，p，T L——分别为转子电磁时间常数、极对数和负载转矩；σ，J ——分别为漏磁系数和转动惯量。
23将（5）代入（2），又由T r =L r R r ⁄，整理得：ω1=−σL s di sq /dt+U sq −R s i sqψrd L m /L r +σL s i sd (6)式(6)表明,可以根据电感量、励磁电流i sd 、转矩电流i sq 、转子磁链ψrd 和转矩电流i sq 的微分计算得到同步转速ω1。
结合式(1) ，得估算转速：ω̂=ω1−ωs (7)由同步转速得磁链角：ω1=dθ/dt (8)电压变换和电流变换环节根据θ将电压和电流变换为按转子磁场定向的同步旋转坐标系下的量;磁链转差计算环节根据式(2)和式 (3)。
由励磁电流和转矩电流及电机参数得到转子磁链幅值和转差;同步转速计算环节根据式(6)得到ω1；θ等于同步转速的积分, 根据式(8)得到；根据式(7)可以得到估算转速ω̂。
4无速度传感器矢量控制系统SIMULINK 分析为了验证上述方案的可行性,根据前述数学模型和系统结构，在MATLAB /Simulink 中建立仿真模型，进行仿真实验。
考虑到笼型电机转子侧短路，电压为0，异步电机动态数学模型可表示为：M L L i rm r r ψ=1 (9) st r r m s i T L ψ=ϖ (10)r m r m L P T i ψ+=11 (11)rr St m e L i L np T ψ= (12) r ψ=1+p r Sm m T i L (13) 基于以上动态模型建立异步电机仿真模型，可以通过MATLAB/Simulink 中的示波器观察系统运行过程中各变量的波形，如基于式( 7)的估算转速、基于式( 11 )的电磁转矩和基于式(12)的实际转速等。
给定不同转速，任意时刻改变负载，可以得到运行过程中各变量的波形。
仿真原理图如图2所示。
图1 仿真原理图1)SWPWM GENERATOR模块SVPWM 不仅使电流谐波分量减少, 而且谐波转矩也减少, 从而使电机的转矩脉动得到一定的抑制。
SVPWM 的数学模型是非线性的, 采用通用的软件进行仿真的工作量很大, 开发周期长, 难度较大。
随着MATLAB7 1 1 的推广, 新增的SPACE VECTOR GENERATOR 可以很好地解决这个问题2)基于MRAS的转速推算模块模型参考自适应的速度推算(MRAS) 是利用转子磁链的电压方程和电流方程分别计算转子磁链。
由于电压模型不含角速度项, 而电流模型有项, 故用电压模型的输出作为转子磁链的期望值, 电流模型的输出作为转子磁链的推算值, 从而得出转速ω r 。
其模型如图42所示。
图 2 转速推算模块3)转子磁链模型结构对于 MRAS 来说 , 这个模型是很重要的 , 关系到推算的结果的精度。
图3和图4分别是电压模型和电流模型结构。
图3转子磁链电压模型5图4转子磁链电流模型仿真波形如下：图3 转子给定转速波形6图4 转子实际转速波形图5 电磁转矩波形7图6定子磁链变化曲线5仿真结果分析本文提出了一种异步电机无速度传感器矢量控制的方法，在异步电机按转子磁场定向的动态数学模型基础上，由电流微分表达式推导出同步转速的表达式，结合转差表达式可估算出转速。
从仿真结果可以看出，无速度传感器矢量控制系统能够满足交流调速的可靠性和快速性的要求，与有速度传感器矢量控制系统相比，减少了检测装置，避免了速度传感器检测本身带来的误差，提高了精度。
该系统能够更好地控制电磁转矩，有利于降低成本，提高企业经济效益，有推广应用价值。
利用此估算转速作为反馈信号构成转速闭环，结合电流闭环和磁链闭环构成异步电机无速度传感器矢量控制系统。
此方法具有概念清晰、直观性强、算法简单、速度计算无延时的特点，为系统的实现奠定了基础。
仿真实验证明了此方法的可行性。
实际系统中，电机参数变会影响系统性能，所以实现时要加上参数辨识和误差校正环节来提高系统抗参数变化和干扰的鲁棒性。
86学习心得这次仿真中我根据无速度传感器的矢量控制的基本概念和系统原理图，建立了交流异步电动机专差频率矢量控制系统的仿真，并进行了仿真实验。
经过不断的尝试发祥为了减少仿真需要的时间，可以在仿真中减小了电动机的转动惯量，但是过小转动惯量容易使系统发生振荡，要通过调节参数来观测参数变化对系统的影响。
仿真结果表明，转差频率矢量控制系统具有良好的控制性能。
通过这次分组实验中，我们小组完成的是无速度传感器的矢量控制系统的仿真，最初遇到了很多困难，最主要的就是参数的正确设定，通过和同组人的讨论分析后，我们仿真出来的图也有了一定的起色，通过网上找资料和翻阅相关图书，再通过自己的不断尝试最终得到了满意的结果，让我知道了学无止境的道理。
我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。
这次的课程设计也让我看到了团队的力量，我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。
刚开始的时候，大家就分配好了各自的任务，大家有的绘制原理图，进行仿真实验，有的积极查询相关资料，并且经常聚在一起讨论各个方案的可行性。
在课程设计中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。
