感应电动机磁链观测模型的应用

异步电动机转子磁链观测方法的比较与研究转子磁链、观测方法、比较、矢量控制、直接转矩控制1 引言在异步电动机变频调速控制系统中，矢量控制技术和直接转矩控制技术得以有效实现的一个重要基础是在于异步电动机磁链信息的准确获取，这就需要知道磁链的幅值和相位。

根据三相异步电动机在两相任意转速旋转坐标系下的数学模型可知，定子、转子和气隙磁链的方程式为：定子磁链：（1）转子磁链：（2）气隙磁链：（3）从以上方程式不难看出定子、转子和气隙磁链三者只要有一个获得，另外两个就可推导而出。

因此异步电动机就有三种与之相对应的磁场定向方法，分别是按定子磁场定向、按转子磁场定向和按气隙磁场定向。

不过按定子、气隙磁场定向方法未能实现iM和iT的完全解耦，因此按转子磁场定向是目前主要采用的方法，它可以实现磁通电流分量、转矩电流分量的完全解耦。

下面就对转子磁链观测的方法进行一些比较研究，从而为实际应用时选择合适的观测器提供依据。

转子磁链的观测最初是采用直接检测气隙磁链的方法，就是在电机定子内表面装贴霍尔元件或其他磁敏元件，或者在电机槽内埋设探测线圈。

利用被测量的气隙磁通，由式（2）、（3）就可得到转子磁通。

从理论上讲，该方法应该比较准确，但实际上埋设探测线圈和装贴磁敏元件都会遇到不少工艺和技术上的问题，在一定程度上破坏了电机的机械鲁棒性。

同时由于齿槽影响，使检测信号中含有较大的脉动分量，越到低速时越严重。

因此在实用的系统中，多采用间接计算的办法，即利用容易测量的电压、电流或转速等信号，借助转子磁链观测模型，实时计算磁链的模值和空间位置。

2 转子磁链的间接获取方法根据实测信号的不同组合，可以有多种转子磁链观测模型，总的说来可以分为两大类：开环观测模型和闭环观测模型。

2.1 开环观测模型（1）电流模型法根据描述磁链与电流关系的磁链方程来计算转子磁链，所得出的模型叫做电流模型，它可以在不同的坐标系下获得。

● 在两相静止坐标系α-β下转子磁链的电流模型由实测的三相定子电流经过Clarke变换很容易得到两相静止坐标系上的电流isα和isβ。

基于有效磁链观测器的内置式永磁同步电机的无差拍直接转矩控制文婷;张兴华【摘要】To improve the performance of permanent magnet synchronous motor drive system,a speed-sensorless deadbeat direct torque control (DB-DTC) of interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) was presented.Based on the discrete model of the motor,the deadbeat voltage control law of the torque and flux linkage was derived.By employing a graphical analysis method,the physical meanings of the voltage vector solution were explained clearly.The speed sensorless control of IPMSM was realized by combining the DB-DTC and the speed estimation method which based on the active flux observer.Simulation results verified the effectiveness of the proposed method.%为提高永磁同步电机驱动系统的性能,提出一种无速度传感器内置式永磁同步电机(IPMSM)无差拍直接转矩控制方法.在建立电机离散化模型的基础上,导出了转矩与磁链的无差拍电压控制律.采用图形化辅助解析的方法,直观地表达了无差拍直接转矩控制电压矢量解的物理含义.将无差拍直接转矩控制与基于有效磁链观测器的速度估算方法相结合,实现了IPMSM的无速度传感器控制.仿真结果验证了该方法的有效性.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2017(044)005【总页数】5页(P27-31)【关键词】内置式永磁同步电机;无差拍直接转矩控制;空间矢量调制;有效磁链;无速度传感器【作者】文婷;张兴华【作者单位】南京工业大学电气工程与控制科学学院,江苏南京211816;南京工业大学电气工程与控制科学学院,江苏南京211816【正文语种】中文【中图分类】TM351永磁同步电机具有体积小、可控性好、调速范围广和功率因数高等一系列优点，在工业中获得了广泛应用。

电励磁同步电机两种综合磁链模型观测器戴鹏;付凤超;符晓;伍小杰;周二磊【摘要】针对电流模型存在对电机参数较敏感,电压模型存在积分初始值偏差和直流偏置问题,结合二者各自优点,提出了两种综合磁链模型.切换模型综合基于锁相环的电压模型和电流模型的优点,磁链幅值和角度分别利用加权方法过渡;混合模型使纯积分环节处于反馈环内,并且电压模型输入结果经高通滤波器,电流模型输入结果经低通滤波器,二者自然过渡.使系统在低速度段使用电流模型,高中速度段使用电压模型,并使两种模型平滑过渡,使之形成适合于全速范围内的磁链观测模型.通过理论分析和仿真研究,两种综合磁链模型均能达到预期效果.%Current model is sensitive to the motor parameters, and there is initial value of the integral deviation and DC bias in voltage model. Two methods of complex flux mode were presented which with the advantages of current model and voltage model. Switching model takes good advantage of both the voltage PLL-based and current model, the flux amplitude and angle, respectively, change from one state to the other using the weighted method)the pure integrator is in the feedback loop in the hybrid model,its outcomes export through a high-pass filter,the results of the current model export through the low-pass filter. Current model works alone in low-speed, while the voltage model working in medium and high speed,and the transition between there two models is smooth. Making the flux observer is suitable for full-speed segment. Both of complex flux models can achieve the desired results through theoretical analysis and simulation.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2011(041)010【总页数】4页(P12-14,20)【关键词】电励磁同步电机;切换模型;混合模型;Matlab/Simulink【作者】戴鹏;付凤超;符晓;伍小杰;周二磊【作者单位】中国矿业大学信电学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学信电学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学信电学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学信电学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学信电学院,江苏,徐州,221008【正文语种】中文【中图分类】TM912.2如何准确获取电励磁同步电机气隙磁链是对其矢量控制及直接转矩控制的基础。

基于静态补偿电压模型的改进转子磁链观测器宋文祥;阮智勇;尹赟【摘要】为解决纯电压模型磁链观测器存在的积分漂移和饱和问题,常采用低通滤波器代替纯积分器.针对传统低通滤波器磁链观测方案的不足,本文提出一种改进的转子磁链观测方案,采用串联低通滤波器提取直流偏置得到理想的转子反电势,然后用可编程低通滤波器代替纯积分器,并在反电势低通滤波前补偿磁链误差.所提出的观测器可以有效消除直流偏置的影响,提高磁链观测的动态精度并改善系统的动态性能.在一台2.2kW感应电机无速度传感器矢量控制系统上对本文提出的改进转子磁链观测器方案进行了仿真和实验研究,结果验证了其正确性和有效性.%In the pure voltage model based flux observer, a LPF is normally used to replace the pure integrator to a-void integration drift and saturation problems. In order to eliminate the DC offset efficiently and compensate the error brought about by LPF as well as improve the dynamic performance, a modified rotor flux observer is proposed in this paper. In the proposed scheme, series LPF is used to remove the DC drift firstly, then a programmable LPF is used instead of the pure integrator, and the amplitude and phase error is compensated before the back EMF filtered for the flux estimation. Simulation and experiment based on induction motor speed sensor-less vector control systems verified its correctness and effectiveness.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2012(031)004【总页数】5页(P19-23)【关键词】磁链观测器;电压模型;低通滤波器;直流偏置;矢量控制【作者】宋文祥;阮智勇;尹赟【作者单位】上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072【正文语种】中文【中图分类】TM343感应电机矢量控制和直接转矩控制系统中，准确观测磁链是获得高性能控制的关键。

混合永磁记忆电机磁链观测器设计与协调控制研究混合永磁记忆电机磁链观测器设计与协调控制研究摘要：混合永磁记忆电机是一种新型的永磁电机，具有高效率、高转矩密度和高温度适应性等特点，因此在各种工业应用中具有广泛的应用前景。

本文针对混合永磁记忆电机的磁链观测和协调控制问题进行了研究。

引言：混合永磁记忆电机是将传统的永磁电机和磁阻电机相结合的一种电机结构。

混合永磁记忆电机通过改变磁阻转子的磁导率来改变磁链的分布，从而实现电机的调速调扭矩等运行模式的切换。

然而，由于混合永磁记忆电机的结构复杂，磁链观测和协调控制成为实现其性能优化的关键问题。

1. 混合永磁记忆电机磁链观测器设计磁链观测是实现混合永磁记忆电机控制的基础，通过观测磁链，可以实时了解电机的状态和运行情况。

本文设计了一种基于滑模观测器的混合永磁记忆电机磁链观测器。

通过构建动态系统磁链模型和采用滑模控制策略，实现了对电机磁链的准确观测和估计。

2. 混合永磁记忆电机协调控制研究混合永磁记忆电机的协调控制包括速度控制和转矩控制两个主要方面。

在速度控制方面，本文采用了模型参考自适应控制算法，通过建立速度控制器和混合永磁记忆电机转子磁链的数学模型，以提高电机的调速性能。

在转矩控制方面，采用了基于磁链观测器的滑模控制策略，实现对电机输出转矩的精确控制。

3. 实验验证与性能分析通过搭建混合永磁记忆电机实验平台，进行了磁链观测和协调控制的实验验证。

实验结果表明，设计的磁链观测器能够准确观测和估计电机磁链的变化，实现对电机状态的实时监测。

同时，在协调控制方面，模型参考自适应控制算法和滑模控制策略能够有效地提高电机的调速性能和转矩控制精度。

结论：本文研究了混合永磁记忆电机磁链观测和协调控制问题，设计了一种基于滑模观测器的磁链观测器，并采用模型参考自适应控制算法和滑模控制策略实现了对电机的控制。

实验结果验证了所提出方法的有效性和性能优势，为混合永磁记忆电机的实际应用提供了理论和方法支持。

基于电压电流混合模型的新型磁链观测器时维国; 桑尧尧【期刊名称】《《电机与控制应用》》【年(卷),期】2019(046)007【总页数】6页(P14-19)【关键词】永磁同步电机; 磁链观测器; 混合模型; 直接转矩控制【作者】时维国; 桑尧尧【作者单位】大连交通大学电气信息工程学院辽宁大连116028【正文语种】中文【中图分类】TM3510 引言永磁同步电机(PMSM)具有多变量非线性强耦合等特点。

为了应用于生活中，需要更加快速且稳定地控制电机。

直接转矩控制(DTC)是利用逆变器输出电压矢量直接控制电机定子磁链和电磁转矩的控制方法。

在DTC中，直接控制定子磁链和电磁转矩，定子磁链和电磁转矩的估计精度影响整个控制系统的性能；同时，电磁转矩的计算需要PMSM定子磁链，即PMSM电磁转矩的控制精度取决于对电机定子磁链观测的准确度[1-2]。

因此，对定子磁链的观测是直接转矩系统中非常重要的一环。

文献[3]采用低通滤波器来代替传统电压模型观测方法，导致了观测定子磁链的幅值和相位出现误差。

文献[4]提出对定子磁链进行限幅，然后加入高通滤波器来对磁链幅值进行补偿，但无法解决相位偏移问题。

文献[5]采用新型纯积分方法在线辨识磁链，方法简单，易于实现，但在低速区性能较差。

文献[6]提出采用锁相环的改进电压模型磁链观测器，基本上解决了直流偏置和积分初始值偏差问题，但在低速阶段，电机定子电动势受电阻压降影响大，测量误差较大，改进电压模型不能准确测量定子磁链。

基于精确的电机数学模型、采用降阶状态观测器取代传统电压模型观测定子磁链[7]，或用于异步电机的基于扩展卡尔曼滤波的定子磁链观测器观测定子磁链[8]，或采用模型参考自适应方法辨识定子磁链[9]，均取得了较好的观测效果，但是上述方法中的观测器结构复杂。

文献[10]引入一阶低通滤波器与一阶高通滤波器的串联结构，来消除电压模型磁链观测器的直流偏置和积分初值设置问题，并通过补偿环节补偿滤波器引入的幅值和相位误差。

永磁同步电机永磁磁链自适应观测器设计方
法
永磁同步电机是一种新型的高效率驱动器，在工业生产和交通运
输领域发挥着越来越重要的作用。

永磁磁链自适应观测器是永磁同步
电机矢量控制系统中的重要部分，其作用是实时地测量电机转子位置、速度和加速度等关键参数，以便实现精准控制。

永磁磁链自适应观测器的设计方法主要包括以下几个方面：首先，通过对永磁同步电机的控制系统结构和工作原理进行深入研究，建立
数学模型，推导出永磁磁链动态方程和观测器动态方程，从而建立起
永磁磁链自适应观测器数学模型；其次，根据已建立的数学模型，采
用自适应滤波器算法进行观测器状态估计，实时地测量永磁磁链的变
化情况，并将观测结果反馈给系统控制器，以保证永磁同步电机的稳
定运行；最后，通过实验验证和仿真分析等手段，对所设计的永磁磁
链自适应观测器进行性能评估和优化，进一步提高永磁同步电机的工
作效率和精度。

总之，永磁磁链自适应观测器是永磁同步电机控制系统中的重要
环节，其设计方法和优化策略对于提高永磁同步电机的性能具有重要
的意义和价值。

当由于直流偏移量的作用而使 γ 角大于 90°时， ∆e 为负，磁链补偿值就会减小，相应
的磁链矢量ϕ 的值就会减小并向逆时针旋转，直到重新与反电势正交。当 γ 角小于 90°时分
析方法相似。因此自适应积分器可以自动调整补偿磁链的幅值来达到消除直流偏移量的目 的。
-3-
β emf α
γ
ϕ2 ϕ2'
γ

PMSM DTC 控制系统中定子磁链观测器的研究
李钊，杨贵杰，李铁才，徐振刚
哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，黑龙江哈尔滨 (150001)
E-mail：stephenlz@
摘 要：针对直接转矩控制系统定子磁链观测器中积分环节对直流偏移量的积累误差问题， 以及在低速情况下观测结果受定子电阻变化影响较大的问题，提出了一种新型的基于改进型 积分器法并对定子电阻进行补偿的定子磁链观测器，该方法结构简单，易于工程实现。 Matlab/Simulink 仿真和实验表明，采用此方法的直接转矩系统能够在较宽的速度内运行，对 直流偏移量有很好的抑制效果，并且对定子电阻的变化具有较强的鲁棒性。 关键词：直接转矩控制；定子磁链观测；改进型积分器；定子电阻补偿 中图分类号：TM351
-2-

由于电机的机电时间常数远大于电磁时间常数，使得定子磁链瞬时转速变得比转子磁链 转速大，造成定转子磁链之间夹角瞬时增加，转矩迅速增大，反之亦然。这说明了磁链运行 状态是时进时退的，这样在磁链基波信号上必然会叠加上高频信号。另外，直接转矩控制中 反电势是通过定子绕组外加电压减去电阻压降求得的，定子绕组外加电压为六个电压矢量组 成的跳变信号，而电机中由于电感的作用电流为连续值，所以它们的差反电势为非连续的跳 变信号。
ϕ1
ϕ
ϕ'

改进二阶广义积分磁链观测器的PMSM无位置传感器控制李英春;任文武
【期刊名称】《制造业自动化》
【年(卷),期】2024(46)5
【摘要】基于磁链观测器的永磁同步电机无位置传感器控制时,准确估算磁链至关重要。

常规一阶纯积分器和传统低通滤波器估算磁链存在直流偏移,并且低通滤波器还带来了磁链相位偏移和幅值衰减。

有人将二阶广义积分器运用到磁链观测器中衰减估算磁链的直流偏移现象,但是衰减能力有限。

基于上述情况,在传统二阶广义积分器的基础上提出一种改进的二阶广义积分磁链观测器。

理论分析表明,该观测器估算磁链能完全消除直流偏移,提高了磁链估算精度。

最后,在
MATLAB/Simulink仿真软件系统中搭建了永磁同步电机的矢量控制模型以及在ACM32F403CET7微控制器的永磁同步电机驱动平台上进行实验测试,验证了该控制方法的有效性。

【总页数】8页(P69-75)
【作者】李英春;任文武
【作者单位】陕西科技大学电气与控制工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于改进磁链观测法的PMSM无位置传感器控制
2.基于改进磁链估计法的PMSM无位置传感器控制
3.基于转子磁链观测器的五相容错PMSM开路故障下的无位置传感器控制
4.基于SOGI的改进磁链观测器PMSM无传感器控制
5.基于改进型积分滑模观测器的PMSM无位置传感器控制
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２ 模 型参 考 自适 应 方 法
２ １ 模 型参考 自适应 理论 （ Ａ ） ． ＭＲ Ｓ 将不含转速的方程作为参考 模型 ， 含有转 速 的模型作 为可 调模 型， 将 ２个 模型具有相同物理意义的输 出量 ， 利用 ２个模型输 出量 的误差构成合适的 自适 应律（ 自适应律是基 于波波夫 的超稳 定理 论 以保证此 非线性 系统 稳定 的条 此 件下推导 出的 ） 时调节 可调模 型的参数 （ 转速 ） 以达到控 制对象 的输 出跟踪 参 ， 考模型的 目的 。根据模型的输出量的不同 ， 可分为转 子磁通 估计法 、 电势估 反 计法和无功功率法 。典型结构图如图 １ 所示 。转子 磁通法 由于采 用电压模 型 法为参考模型 ， 引入了纯积分 ， 低速时辨识精 度不理想 。反电势估 计法去掉 了
１ 动 态速 度 估 计 法
主要包括转子磁通估汁和转子反电势估计 。都是 以电机模型为基础 ， 这种方法算法 简单 、 观性强 。由于缺少无误差 直 校正环节 ， 干扰的能力差 ， 抗 对电机的参数变化敏感 ， 实际实现 时 ， 在 加上参数辨识和误差校 正环节来 提高系统抗 参数变化 和抗干扰 的鲁棒性 ， 才能使系统 获得 良好 的控 制效果 。
试验
纯积分环节 ， 改善 了估 计性能 ， 是定子 电阻 的影 响依然存 在 ； 但 无功 功率 估计 法是转子磁通估计法的改进 ， 消去 了定子 电阻 的影 响 ， 获得 了更好 的低速性 能 和更强的鲁棒性。 图 １ 模型参考 自适应控制 系统 的结构 总的说 来 ， Ｒ Ｓ是基于稳定性 设计 的参数 辨识方 法 ， ＭＡ 保证 了参 数估计 的 渐进收敛性。但是由于 Ｍ Ａ Ｒ Ｓ的速度观测是 以参考模 型准确 为基础 的 ， 考模型本 身的参数 准确程 度就直接影 响到 速度 参 辨识和控制系统的成效。然而感应 电机的参数实际上并非是常数 。由存在集 肤效应 和漏 磁通饱 和 ， 定子漏 电抗 与定子 电 流大小有关 ， 转子 电阻 和漏 电抗与转子频率和转子 电流有关 。转子频率决定于转差率 ， 、 定 转子 电流大小也决定 于转差率。 所以不同的转差率时电机具有不同的参数 ， 同时 电机运行时 的电流电压的检测不可避免会有噪声 ， 这些 因素都可能导致模

福建工程学院研究生课程论文课程名称电机及其系统分析教师姓名研究生姓名研究生学号研究生专业电气工程研究方向电力工程年级一年级所在学院信息学院日期2016年01 月13日评语矢量控制技术的发展以及在应用中的改善 摘要：电机在很多场合得到了广泛的使用，因为它具有的独特优点，例如它为现代运动控制系统提供了一种具有诸多优点和适用广泛的装置。

异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。

在上世纪70年代西门子工程师F.Blaschke 首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩问题。

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。

关键词：矢量控制,异步电机,解耦ABSTRACT:In many occasions, the motor has been widely used because it has unique advantages, such as it provides a lot of advantages and is suitable for a wide range of modern device having the motion control system. Dynamic mathematical model of the induction motor is a high order, nonlinear, strongly coupled multivariable systems. In the 1970s, Siemens engineers F.Blaschke first proposed induction motor vector control theory to solve the problem of the AC motor torque. The basic principle of vector control is achieved by measuring and controlling asynchronous motor stator current vector, based on the principle of field-oriented asynchronous motor excitation current and torque current control, respectively, so as to achieve the purpose of control of induction motor torque.Key Word ： Vector control ，Induction motor ，Decoupling0、序言异步电动机的数学模型是一个极其复杂的模型。

感应电动机矢量控制系统关键技术研究嘿，朋友们！今天咱来聊聊这感应电动机矢量控制系统关键技术的事儿。

这玩意儿啊，在咱工业生产和生活当中那可是起着相当重要的作用呢，就像一个幕后英雄，默默地为各种设备的正常运转出着大力。

咱先来说说这矢量控制技术到底是个啥。

简单点讲啊，它就像是给电动机装上了一个超级智能的“大脑”。

以前的电动机控制方法啊，有时候就有点“傻愣愣”的，对电动机的控制不是那么精细，就好比一个人干活糙糙乎乎的，效率不高还容易出问题。

而矢量控制技术呢，它能把电动机的电流啊、电压啊这些参数给分得清清楚楚，就像把一堆乱七八糟的线给理得顺顺当当的。

通过精确地控制这些参数，电动机就能按照咱想要的方式乖乖地运转啦，效率那是蹭蹭往上涨，性能也变得超级棒。

这里面有个关键技术叫坐标变换。

哎呀，这个坐标变换可真是个神奇的东西啊！它就像是一个魔法盒子，能把电动机在不同坐标系下的参数给变来变去，让咱能更方便地对电动机进行控制。

比如说啊，咱把电动机的三相定子电流通过坐标变换，就能变成在旋转坐标系下的直轴电流和交轴电流。

这两个电流啊，就像是电动机的两条“腿”，咱可以分别控制它们，让电动机按照咱设定的轨迹稳稳地跑起来。

就好比一个人走路，两条腿协调好了，走得又稳又快。

还有一个关键技术就是磁链观测。

磁链这玩意儿啊，就像是电动机的“灵魂”，它对电动机的性能影响可大啦。

但是呢，磁链这东西又看不见摸不着，这可咋整啊？嘿，这时候磁链观测技术就派上用场啦！它就像一个超级侦探，通过对电动机的电压、电流等一些能测量到的参数进行分析和计算，就能把磁链的大小和方向给“猜”出来。

有了准确的磁链信息，咱就能更好地控制电动机啦，就像给驾驶员提供了准确的路况信息，车开起来那叫一个顺溜。

再说说这速度控制技术。

电动机的速度控制啊，就像是开车时控制车速一样，得恰到好处。

速度太快了容易出危险，太慢了又耽误事儿。

矢量控制系统里面的速度控制技术，通过各种算法和反馈机制，能实时地调整电动机的转速，让它始终保持在咱想要的速度上。

内能够稳定实施，负载性能较优，同时还具有动态快速、结构简单、易于实现的优点。
关键词：感应电机；模型预测控制；观测器；转矩
中图分类号：TM273
文献标识码：
A
DOI：
10.19457/j.1001-2095.dqcd19088
Model Predictive Torque Control for Induction Motor Based on Sliding Mode Observer
China；
2. College of Electrical Engineering，
Guangxi University，
Nanning 530028，
Guangxi，
China）
Abstract: In order to improve the performance of the indum，
advantages of dynamic swiftness，
simple structure and easy implementation.
Key words: induction motor；
model predictive control；
observer；
torque
传统的感应电机（induction motor，IM）驱动
［13］
要 ，传统的直接转矩控制方案具有显著的动态
响应快的优点，但其转矩脉动大的主要缺点也很
明显［14］。故较多的优化转矩控制方案被提出来
基金项目：2018 年度广西高校中青年教师基础能力提升项目（2018KY0974）；
国家自然科学基金（51167003）；
广西自然科学基金（2014GXNSFAA118320）

ｍ ｏｔ ． ｏｒ ’
Ｋｅ ｒ ｓ ｌ ｅ ｄ ｃｉ ｎ ｍｏ ｏ ； ｉ ｅ ｔｒ ｎ ｆｅ ｔ ｅ ｕ ｖ ｌｎ ｉ ｕ ｔ ｕ ｎｆｕ ｎ ａ ｅｍｏ ｅ ； ｉ ｃ ｒ ｓ ｏ ｔ ｌ ｙｗｏ ｄ ： ｉ ａ ｉ ｕ ｔ ｔ ｒ ｓ — ｍｉ ｄ ｅｆ ｃ ； ｑ ｉ ａｅ ｔ ｒ ｉ ； － ｘ ｌ ｋ ｇ ｄ ｌ ｄ ｒ ｔ ｈ ｕ ｔ ｎｒ ｎｒ ｎ ｏ ｄ ｅ ｃｃ ｌ ｉ ｅ ｔ ｃ ｏ
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ｏ ． ｅｓｍ ｕ ａｉ ｅ ｕ ｔ ｄａ ｌ ｉ ｅ ｕｌｓｉ ｉ ｔ ｒｍ ａｉｙ ｔ ｅａ ｉ ｌｔ ｎ ｏ ｓｎ ｓ ｆｔｅ ｓ ｓｅ ｎｔ ｏ ｒｏｌ ｆｌｎ ａ ｎｄ ｃ ｉ ｕｔＴｈ ｉ ｌ ｔ ｏｎ ｒｓ ｌｓａ ｎａｙｓｓｒ ｓ ｔ ｎｄｃａｅｐ ｎ ｉ ｒｌ ｈｅｆ ｓｂｉｉ ａ ｄห้องสมุดไป่ตู้ｒ ｂｕ ｔｅ ｓｏ ｙ ｔｍ ｉ ｈｅｃ ｎｔ ｅ ｉ ｕ ｔｏｎ ｙ ｈ ｏ ｉ ｒ

该模型的关键是加入了PI电流
调节器，它的作用是强迫模型电流
和实际的电动机电流相等。否则， 调节器输出补偿信号以修正定子磁 链和电流值，直至量电流值相等。 因此，在高速时，由于电机的定子 反电势高，该模型基本上工作在途 中虚框中的U-I模型下；而在低速时，
因定子反电势第，有U-I法产生的积
分误差经PI电流调节器得到修正， 故此时基本上工作在I-ω模型下。
r r dy s r us = is R s + dt
磁链关系式为
r r r ys = yr + yr
r r y s = Ls ir
r r y s = L s ir
下面详细介绍基于定子电压、转子转速的U-ω 法测定子磁 链。 该方法所用到的数学公式为定、转子电压电流方程，即
U-ω 法的定子磁链观测模型 图
常用的方法有三种
1.按定子电压、定子电流的U-I法
2.按转子电流、转子转速的I-ω 法
3.按定子电压、转子转速的U-ω 法
其中U-ω 综合了U-I法和I-ω 法的特点，通过解决两者之间的平滑过
渡问题，使得在高速时，定子磁链的观测实际工作在U-I模型下；而在低
速时，实际工作在I-ω 模型下。
交流异步电机在静止的α －Β正交
异步电机定子磁链的 间接测量
建立在磁场控制方法上的高性能交流异步电机调速方法，如 传统的矢量控制、以磁场为状态变量的非线性解耦控制、直接转 矩控制，都需要实时地检测转子或定子磁链的幅值和相位。由于 直接检测方法存在不少公益和技术上的问题，如由于受气隙齿谐 波磁场的影响，测量误差较大等问题，因而使用较少。 实际系统中往往采用间接观测的方法，也称软测量。通过检 测电机的定子电压、定子电流和电机转速等容易测取的物理量， 然后根据电机的数学模型，实时地计算出所需磁链的幅值和相位。

基于电压电流混合模型的新型磁链观测器时维国，桑尧尧(大连交通大学电气信息工程学院，辽宁 大连116028)摘 要：针对传统磁链观测器存在的积分饱和及直流漂移等问题，提岀一种改进的电压电流混合模型磁链观测器。

通过对定子磁链观测器的理论分析，对传统电压模型积分方法进行改进并结合电流模型磁链观测 器，提岀了基于电压电流混合模型的磁链观测器，可以在全速观测的定子磁链， 了在不同转速下，直流偏置、幅值衰减和相位偏移等问题。

混合磁链观测器在中速区存在相位误差,引进补 ，对混合模型的输岀结果进行相位补偿， 了饱和 的误差 ，提高了磁链观测器的动&通过仿对比,了改进混合模型磁链观测器在永磁 电机# PMSM )直控制中的可行性和&关键词：永磁同步电机；磁链观测器；混合模型；直接转矩控制中图分类号：TM351文献标志码：A 文章编号：1673-6540(2019)07-0014-06Novel Flux Observer Based on Voltage - Current Hybrid Model **基金项目：辽宁省自然科学基金重点项目(20170540141)作者简介：时维国(1973—)，男，博士，副教授，研究方向为网络控制和电机驱动控制桑尧尧(1992—),男，硕士研究生,研究方向为电机驱动控制&SHI Weiguo ， SANG Yaoyao(School of Electronics and Information Engineering ，Dalian Jiaotong University ，Dalian 116028，China)Abstract : Aiming ai the problems of integai saturation and DC driV in traditionai Oux obseocs ， an improvedvoltage-curreni hybrid modeC Oux observes was proposed. Through the theoreticai analysis of the stator Oux observes ， the traditionai voltage model inteeration method was improved. Combined with the curreni model Ouxavoltage-current hybrid model Oux observer was proposed ，which could observe the accurate stator Oux in the fult speedrange. The Oux linkage solved the problems of DC offset, amplitude attenuation and phase shiO at dOerent speeds. The hybrid Oux observer had phase erroa at the medium speed. To solve this problem , the compensation link was introduced i compensalt the output of the hybrid model , which reduced the erroa caused by the saturation effect , andthe dynamic performance of the Oux observer was improved. The feasibility and supeaoaty of the irnpaved hybridmodel Oux observer in the direct torque control of permanent magnet synchronous motor were verified by sirnulation.Key words : permanent magnet syncCronout motor (PMSM ) ； flux observer ； hybrid model ； direcC torque control (DTC )0引言永磁同步电机(PMSM )具有多变量非线性强 耦合等特点。

1.5
幅值 相位
电流模型 电流模型使用定子电流和转子转速作为输入 ，在静止坐标系下表达式为 ˆ Rr ˆ s R s s Lm iqd s ( r je jr )qd pqd r r ˆ Lr Lr

(2)
1.0 0.5 5 0 5 10 15 3 102 101 100 101 10 f /(rad/s)
Lm1.5Lm0。
流模型的结构框图如图 1 所示。 由于离散化静止坐标系电流模型不易收敛，将
Fig. 2
图2
电流模型频率响应曲线
Frequency response curve of the current model
第 27 期
王贵峰等：高精度无差拍磁链观测器设计

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出磁链幅值和相位的影响。当电机转差频率较高 时，转子电阻的变化对磁链幅值的影响较大，而相 位对所有的参数变化都很敏感。在额定转差频率 下，激磁电感和转子电阻的变化对磁链的幅值和相 位都有显著的影响，而转子的漏感对磁链输出幅值 和相位都几乎没有任何影响。从以上分析可得出， 电流模型中的电机参数在不同的转差频率下对磁 链观测的影响是不同的。 1.2 电压模型 转子磁链电压模型不需要电机转速，采用定子 电压和电流获得定子激磁线圈的电压，通过对电压 积分获得定子磁链，
WANG Guifeng1, JIANG Jianguo1, QIAO Shutong1, ZHU Fangtian2
(1. MOE Key Lab of Power Transmission and Power Conversion and Control (Shanghai Jiao Tong University), Xuhui District, Shanghai 200030, China; 2. Shanghai Space Power Research Institute, Minhang District, Shanghai 200245, China) ABSTRACT: The flux observer seriously influences the stability and accuracy of induction motors. The performance is restricted to the sensitivity of the motor parameters of the traditional open-loop current and voltage flux observer under low or high speed. In order to improve the accuracy and stability of flux observer, a novel close-loop flux observer is implemented, which includes the current and voltage flux observer cooperated with phase-compensated transition function. The accuracy and insensitivity to motor parameter are insured in the whole speed range. The deadbeat stator current observer is added to solve the one sample cycle delay. By the observer characteristic function being utilized to analyze flux observer, along with the simulation and experiment, the accuracy and stability are verified. KEY WORDS: flux observer; deadbeat; motor parameter; induction motors sensitivity transition function; current observer 摘要： 感应电机磁链观测的准确性直接影响电机控制的准确 性和稳定性。 传统的开环电流模型和电压模型在低速段和高 速段都受到电机参数等因素的限制， 严重制约电机的输出特 性。 为了提高磁链观测器的准确性和稳定性， 采用一种新型 的闭环磁链模型， 综合电流模型和电压模型的优势， 并采用 包含相位补偿的过渡函数， 不仅在全速段保证了磁链模型的 准确性， 而且减小了磁链观测器对电机参数的敏感性。 为了 实现磁链的无差拍控制， 在磁链观测器中加入定子电流观测 器单元， 解决了定子电流采样滞后一个采样周期的问题， 实 现转子磁链观测器无差拍的输出。 该文采用频率响应函数分 析磁链观测器的特性， 仿真和实验验证了算法的正确性和稳 定性。