導讀：本期文章主要介紹異步電機的改進型電壓模型磁鏈觀測器。傳統純積分形式的積分器在低速區域存在初始值問題和直流偏置問題，所以在實際應用中必須對電壓模型進行改進。本期文章中的對電壓模型改進是借鑒一篇IEEE中的方法。

一、電壓模型磁鏈觀測器介紹

1.1 公式實現（靜止坐標系）

從上式可以看出，純積分形式的電壓模型具備以下幾個特點：

（1）該模型與轉子電阻無關，且不需要電機轉速 信息，適合用于無速度傳感器矢量控制；

（2）包含一純積分項，被積項的初始相位與直流偏置都會影響積分結果；

（3）低速時觀測器性能較差。因為低速時給定的定子電壓幅值小，電機端電壓難以精確獲得，定子電阻的阻值在運行過程中又會發生變化，使得被積項產生明顯的相對誤差。

圖1-1 純積分形式電壓模型觀測情況（±150r/min）

從圖（1-1）可以發現，利用存積分形式的電壓模型在低速時的觀測值發散不收斂，造成系統失去穩定。

二、改進的電壓模型磁鏈觀測器介紹

圖2-1 改進的電壓模型磁鏈觀測器控制框圖

改進的方法思路：用低通濾波環節替換純積分環節，然后進行坐標變換，對估計磁鏈的幅值進行限幅再經過LPF濾波后坐標變換與首次的濾波值相加。

在高速區域，補償環節的補償量接近0；在低速區域，因為反饋補償，可以改善直流偏置的問題。

三、仿真波形分析（改進型電壓模型磁鏈觀測器）

圖3-1 基于電壓型磁鏈觀測器的異步電機矢量控制框圖

圖3-2 改進型電壓模型觀測情況（±150r/min）

圖3-3 改進型電壓模型觀測情況（±750r/min）

圖3-4 改進型電壓模型觀測情況（±1500r/min）

從圖（3-2）可以看出，改進型的電壓模型的觀測幅值很好地跟蹤上參考值，但還是存在相位誤差。相比較純積分型，改進的電壓模型在低速時首先能保證控制系統的穩定且觀測值能跟蹤上參考值，說明該改進方法的可行性和有效性。

四、總結

改進方法只是對觀測幅值進行處理補償，并未涉及對相位誤差進行處理。后期文章會介紹其它改進方法，包括對觀測幅值和相位誤差的補償處理。

審核編輯：湯梓紅