异步电机无速度传感器DTC系统带速重启动控制研究
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摘 要：异步电机无速度传感器直接转矩控制系统因其对电机参数依赖小，转矩动态响应快，已经被广泛研究，当逆变器交流侧瞬时断电，系统在重投入时，由于电机残压效应的存在，可能会产生比启动时更严重的冲击电流和转矩，导致励磁的失败，引起系统工作不稳定。需要研究减小重投时刻定子冲击电流的方法，文章基于此问题建立异步电机断电后残压模型，提出一种结合残余电压相位校正和电流滞环的混合重启动策略，冲击减小，确保重投运行的成功。
关键词：异步电机；无速度传感器；带速重投
引言
直接转矩控制自上世纪八十年代Depenbr-ock提出以来，由于其简单的结构和良好的动态性能，已经被广泛应用于各种交流传动系统中。直接转矩控制根据估计的磁链和转矩，选择合适的电压矢量用于直接控制转矩的大小。相比矢量控制，它只需利用定子电阻来估计磁链，对电机参数的依赖性减小了，且不用进行复杂的坐标变换，转矩和磁链的动态性能较好。交流传动系统中速度传感器的存在会提高成本及复杂程度，尤其高速运行时，速度传感器的故障率较高。因此采用无速度传感器控制可以简化系统，提高系统可靠性并降低成本。
文献1和文献2针对无速度传感器控制系统带速重投问题进行了研究，主要研究为转速估计问题，若重投入时转速观测误差太大，则可能导致励磁失败。在带速重启动过程中，断电之后，异步电机定子侧会留有残压，若逆变器重启动时输出的电压与残压的相位差为180°，则将产生较大的冲击电流和转矩，该冲击也可能造成重启动失败，乃至损坏电机。针对定子侧残压问题，文章在异步电机直接转矩控制系统的基础上，分析了系统断电后电机定子侧产生的残压，提出一种结合残余电压相位校正和电流滞环的混合重启动策略，控制重启动时逆变器输出电压与残压的相位之差在合适范围之内，减小冲击。
1 基于MARS的全维速度观测方案
基于MARS的速度观测器具有良好的实用性，其优点在于结构相对简单，稳定性较好，且与降维观测器相比，全维观测器具有鲁棒性强、低速特性好等优点，因此采用基于MARS的全维速度估算方法，建立异步电机无速度传感器DTC系统。
选取两相静止坐标系为参考坐标系，异步电机数学模型可由以下四阶状态方程...
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