基于无速度传感器观测器的转速辨识

采 用 无 速 度 传 感 器 ， 同 时 保 证 列 车 安全 可 靠 地 运 行 ，首 先 ，要 对 转
速信 息进 行 精 准 的识 别 ，现 阶 段 ， 全 阶 自适 应 法 ＿３＿和 模 型 参 考 自适 应 法
（ＭＲＡＳ）是 电力 牵 引领 域 中应 用 较 广 的两 种 辨 识转 速 的方 法 。全 阶 自适 应状 态 观 测器 法 是 以系统 理 想 模 型为 基础 建立 的 ［４４１，在 实 际运行 中 ， 电机 因参 数 的变 化 而带来 转速 估算 的误差 ， 低速 时尤 为 明显 ＴＩｌＥ Ｗ ＯＲＬＤ ＯＦ ＩＮＶＥＲＴＥＲＳ
ＴＨＥ Ｗ ＯＲＬＤ ０Ｆ ＩＮＶＥＲＴＥＲＳ 《变频器世界》 Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０１８
围广 ，但在 电压 计 算时 引入 了纯积 分环 节 ，使 系统 增益 系 数 调节 复杂 ，低 速 时不 能 保证 对转 速 的精 确 估计 ＿７＿。文 献 【８】采 用 定 子 电流 ＭＲＡＳ法 ，通 过 对 比真 实值 和 估算 值 ， 设 计 自适 应律 ，该方法 虽然 减弱 了饱 和积 分对 转速 的影 响 ， 但 计 算过 程 中不 可避 免磁 链 的相 互耦 合 ，进 而造 成输 出 电 流 值 存 在 不稳 定 区 间 。文 献 ［９］［１０】引入 低 通 滤 波 器 ， 虽 然 解 决 了饱和 积 分和 磁链 耦合 的 问题 ，但 在 抑制 直流 偏 移 时 引起 了定子磁 链 的相位 误差 。
度 传 感器 的安 装 ，增 大 了系统 的体 积 和 重 量 ，不 利 于 列车 轻 量 化 的 实现 ， 同时 ，它 的造 价 昂贵 且 易 受外 界 工 作 环 境 影 响 ［１＿。 因此 ，为 弥 补 速 度 传 感 器 的缺 陷 ，对 无速 度 传 感器 的研 究在 电力牵 引系统 中就 显得 尤为重 要 ＿２＿。

1 转速和定子电阻的辨识为了使无速度传感器的DTC 系统达到良好的性能，转速和定子电阻精确辨识模型的确定是很关键的。

1.1 转速的辨识1.1.1 转速的辨识模型首先根据u-n 模型来确定定子磁链和转子磁链。

转子方程：r r u r r j L R ψ+ψ-ψ=ϖσ)( （1.1） 定子方程：ss s u R i u -=ψ （1.2） 磁链方程：u u Li =ψ （1.3） r u r i L σ-ψ=ψ （1.4） 从这四个方程中可以得出只跟定子电压和定子电流有关的定子磁链Ψs a 、Ψs β 再根据方程：)(βαβs s sa s p e i i n T ψ-ψ= （1.5）同时： dtd n J T Te r p ϖ=-1 （1.6） 即能得出转速的数学模型：))((1T i i n J n s s s s p pr -ψ-ψ=βααβϖ （1.7） 定子电压和定子电流是可以精确检测的已知量，即可以通过非线性映射辨识出转速。

1.1.2 基于神经网络辨识过程和辨识结果用有导师监督式的误差反向传播的学习算法对神经网络进行训练。

输入学习样本：感应电机模型输出的定子电流和电压；输出样本：模型的输出ωr ，学习目的是用网络的实际输出y m 与目标矢量y 之间的误差ε来修改网络的权值与阈值，使网络输出层的误差平方和达到最小。

连续不断地在相对于误差函数斜率下降的方向上计算网络权值和阈值的变化,并以反向传播方式传递到各层。

若在输出层没有得到期望的输出，就计算输出层的误差变化值，将误差信号通过网络沿原来的连接通路反传回来,修改各层神经元的权值和阈值,直至神经网络输出与期望值的误差在给定精度内。

BP网络的训练。

首先用小的随机数对每一层的权值和阈值进行初始化，然后计算网络加权输入矢量、网络输出和误差矢量,算出误差平方和。

当所训练矢量的误差平方和小于目标误差或已达到设定训练的步数时，停止训练，否则在输出层计算误差变化，用反向传播学习规则来调整权值和阈值，并重复此过程，重复的次数就是训练的步数。

基于滑模观测器的感应电机无速度传感器直接转矩控制孙振兴;张兴华【摘要】提出了一种定子磁链滑模观测器,该观测器以定子电流和磁链作为状态变量,利用电流观测误差时定子磁链观测值进行校正,采用李雅普诺夫理论证明了观测器是渐近收敛的.设计了基于定子磁链滑模观测器的感应电机无速度传感器的直接转矩控制系统,将磁链估计值用于对转速进行实时估计.实验结果表明,采用滑模观测器的感应电机无速度传感器直接转矩控制系统,具有转矩动态响应快,转速控制精度高和调速范围宽的特点.%In this paper, a novel sliding-mode observer for stator flux estimation is proposed. This observer employs stator currents and flux as the state variables, and uses the error of the stator current estimation to adjust the flux observer. The convergence of the observer is proved by Lyapunov's stability theory. Then, a speed sensor-less direct torque control system of induction motor drives based on the sliding-mode flux observer is designed, which uses the slip frequency method to calculate the speed on real time. The experimental results show that the proposed the control scheme possesses the features of fast torque response, accurate speed tracking and wide range of speed.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2012(031)004【总页数】5页(P29-33)【关键词】感应电机;直接转矩控制;滑模观测器;无速度传感器【作者】孙振兴;张兴华【作者单位】南京工业大学自动化与电气工程学院,江苏南京210009;南京工业大学自动化与电气工程学院,江苏南京210009【正文语种】中文【中图分类】TM346定子磁链的准确估计是感应电机无速度传感器直接转矩控制获得高性能的关键。

基于定子阻值辨识的直驱风电系统无速度传感器技术章国宝;魏自聪;祖晖;蔡学波【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2012(032)003【摘要】To avoid the speed encoder failure of direct - driven wind power generation system, the speed-sensorless control of PMSG (Permanent Magnet Synchronous Generator) is proposed,which is based on the TD (Tracking Differentiator) and stator resistance estimation. The TD is used to get the current differential parameters for PMSG speed estimation. An improved MRAS (Model Reference Adaptive System) algorithm is applied to online estimate the varying stator resistance and its stability is proved,which improves the speed estimation accuracy, suppresses the disturbance and enhances algorithm robustness. Its validity is verified by simulative results.%为消除直驱式风电系统因测速码盘带来的故障,提出基于定子阻值辨识和跟踪微分器(TD)的永磁同步发电机(PMSG)无速度传感器控制技术.无速度传感器算法中所用到的电流微分项采用TD进行提取,对随环境变化的定子阻值参数提出一种改进模型参考自适应系统(MRAS)算法进行在线辨识,并对定子阻值辨识算法进行了证明.TD的引入提高了发电机动态运行时转速观测的精确度,定子阻值在线辨识抑制了电阻参数变化带来的扰动.仿真结果验证了所提算法的有效性.【总页数】5页(P94-98)【作者】章国宝;魏自聪;祖晖;蔡学波【作者单位】东南大学自动化学院,江苏南京210096;东南大学自动化学院,江苏南京210096;东南大学自动化学院,江苏南京210096;东南大学自动化学院,江苏南京210096【正文语种】中文【中图分类】TM614【相关文献】1.无速度传感器三电平逆变器异步电动机直接转矩控制系统(Ⅰ)--基于降阶观测器的定子磁链观测和速度辨识 [J], 李永东;曾毅;谭卓辉;候轩2.无速度传感器三电平逆变器异步电动机直接转矩控制系统(Ⅱ)--基于全阶定子磁链观测器的参数和速度辨识 [J], 李永东;曾毅;谭卓辉;侯轩3.永磁直驱风电系统速度辨识方法分析及比较 [J], 李隆基;耿华;杨耕4.模型参考自适应无速度传感器技术在永磁直驱风力发电系统中应用 [J], 付勋波;张雷;胡书举;许洪华5.感应电机无速度传感器矢量控制系统的定子电阻在线辨识 [J], 陈硕;辻峰男;山田英二因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。