武汉理工大学学报（与通无速度传感器交-交变频调速矢量控制系统的研究徐腊梅熊和金（武汉理工大学信息工程学院武汉430063）控制系统进行研究，不采用速度传感器，通过仿真计算转子磁链和转速，提出了一套实用的交交变频调速系统。运行结果表明：在整个调速过程中，能够实现对转矩和磁链的分别控制，运行平稳，动态指标好。

　　中图法分类号：TM301.2 19f徐腊梅i女岁1硕￡1主要研究领域为口自动化liePublishingHouse.Allrights 0引百随着电力电子技术的发展，新型电力电子器件不断出现，交流电动机控制技术取得了突破性进展，由于交流电动机是多变量、强耦合的非线性系统，与直流电动机相比，转矩控制要困难得多，于是人们想能否在异步电机上模拟直流电动机控制转矩的方法呢，1971年德国专家首先提出的矢量变换控制理论解决了交流电机的转矩控制问题，应用坐标变换将三相系统等效为两相系统，再经过按转子磁场定向的同步旋转变换实现了定子电流励磁分量和转矩分量之间的解耦，从而达到对交流电动机的磁链与电流分别控制的目的，这样就可以将一台三相异步电动机等效为直流电动机来控制，因而获得了与直流调速系统同等优良的静动态性能。

　　由于速度传感器受到应用场合的限制，文中研究无速度传感器交-交变频调速矢量控制系统，通过检测定子电压和定子电流，计算转子磁链的大小和转子角速度。当控制系统合成时，实施有随后调整的从属调节原则，外回路是转速调整回路，它从属于电动机定子电流矢量分量的调节回路。该系统设计简单，运行平稳，动态指标良好。

　　1矢量控制原理异步电动机的相量图如所示。异步电动机转子绕总磁链=m-l，与转子电流/2相互垂直，而且=mcosh（即Hmcosh）。因为磁链矢量和磁通矢量H的方向一样，其值仅差一个系数Ns（定子绕组匝数），用磁链计算比较简便，所以常用磁链矢量代表异步电动机中实际存在的磁通矢量H.在形式上与直流电动机的特性十分相似，设法保持转子磁链h（即是H）恒定，那么电机的转矩T就和转子电流I2成正比。基于这种想法，把转子磁链取作磁场定向新坐标的M轴，与之垂直的T轴恰与转子电流I2方向相重合。定子电流A重新分解为一个产生转子磁链的励磁电流分量IM和一个与转子电流I2成正比的转矩电流In，如果赋予M-T坐标系异步电动机同步转速，那么在电机调速过程中维持励磁电流分量IMH不变，而控制转矩电流分量扣，就象直流电动机一样实现对异步电动机转矩的控制，系统将具有较好的动态特性。这就是按转子磁链定向的矢量变换控制方法的思想，这种定向方法容易维持磁链恒定，使电机运行经济合理。

　　2控制系统控制系统原理框图如所示，其工作原理如下。

　　电动机转速电压给定信号。送入转速调节器ASR，与反馈的转速电压比较，ASR输出定子电流，转矩分量的给定值‘以及转差频率信号相绕组电流提出的电压指令信号Huse.电压、电流传感器送来的信号Uuu，Uuv，Uuw和uiu，u/v，u/w，分别经3相/2相坐标变换，获得ut，UuU，uT，uU，它们将在磁链观测器中生成磁链信号U〗T，uU，然后求得转子磁链信号2，和磁链给定信号：2，将决定定子电流励磁分量的给定值UiT，UU和UuT，UuU?起计算出反映转子转速的M，M和之和送入谐波信号形成器，产生转子磁链矢量位置的谐波函数sin0i，cos9i.电压信号ut，um送入相应的电流调节器中，与来自矢量旋转变换器VDi的定子电流同名分量的反馈电压u't，uim比较，输出电压信号UiT和MiMl，在矢量旋转变换器VD2中，电压UT和MiMl转换成UiT和UU，随后在2相/3相坐标变换器中，UT和uU从两相变换到三相坐标系统，作为电动机到交-交变频器的触发保护回路。

　　由电机TU两相坐标系统中的等值电路及公式得为定子自感；e= 1-LL；Lr为转子自感；Lm为定转子互感。

　　由于本系统不使用速度传感器，转子角频率k将在基于异步电机电流模型构成的转速观测器里求取。根据电流模型法转子磁链公式：有由求取转子角频率，既方便又可靠。

　　（3）（4）和（9）构成转子磁链和转子角频率k的仿真计算电路，由角频率k运算器，磁链观测器及转子磁链运算器组成。

　　3交交变频器121变频器包括主回路和触发保护回路。每相主回路中包括两套按三相桥式反并联的晶闸管和两个电流传感器。电流传感器是用来反馈相对应的电动机定子相电流信号。在晶闸管散热片上还装有热敏电阻，用于实现变频器的热保护功能。触发保护回路用于将控制系统输出的电流指令信号转换成控制晶闸管的连续脉冲，从而实现对电动机转速的控制。

　　4结论不采用速度传感器，利用可检测的定子电压和电流，通过电压模型计算出异步电机转子的磁链实际值，再经过矢量分析和旋转变换，实现对定子电流的解耦得到矢量控制系统的重要控制量iTi和iMi，这种无速度传感器的矢量控制系统适用于多种工业应用场合。

　　本系统采用了转矩闭环和频率闭环实现对转矩和磁通的分别控制，并能够克服转子电阻变化造成的偏差影响，所以具有对电动机参数的变化不敏感的特点。