一種改進的MRAS磁鏈觀測與轉速估計方法

余耀威 周少武 李蘇城

摘 要：基于模型參考自適應（MRAS）轉速估計法，為了解決電壓模型在電機低速情況下轉速估計誤差較大等問題，本文提出了一種將電機自身作為參考模型的轉速估計方法。通過MATLAB/Simulink仿真，結果表明該方法具有對異步電機參數的變化魯棒性好，收斂速度快，轉速估計精度高的特點。

關鍵詞：模型參考自適應；轉速估計；參考模型；MATLAB/Simulink

中圖分類號：TM343 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）03-0041-03

An Improved MRAS Flux Observer and Speed Estimation Method

YU Yaowei，ZHOU Shaowu，LI Sucheng

（Hunan University of Science and Technology School of Information and Electrical Engineering & Hnust，Xiangtan 422201，China）

Abstract：Based on the model reference adaptive（MRAS）speed estimation method，in order to solve the problem that the speed estimation error of the voltage model is large in the low speed condition of the motor，a speed estimation method which uses the motor itself as a reference model is proposed in this paper. Through MATLAB/Simulink simulation，the results show that the method has the characteristics of good robustness，fast convergence and high precision of speed estimation for asynchronous motor parameters.

Keywords：model reference adaptive；speed estimation；reference model；MATLAB/Simulink

0 引 言

在異步電機矢量控制調速系統中，往往需要使用速度傳感器（光電脈沖編碼器）來實時獲得電機轉速信息。然而在電機繞組上加裝速度傳感器會使電機結構變得復雜，并且增加成本。所以無速度傳感器的轉速辨識成為了目前的研究熱點[1]。

電機無速度傳感器的轉速參數估計法有很多，其中以模型參考自適應（MRAS）法相較簡單，且參數的辨識精度高，因此得到了較為廣泛的研究[2]。傳統的MRAS法以帶轉速參數的電流模型作為可調模型，以不帶轉速參數的電壓模型作為參考模型，取它們相同參數的誤差（一般是轉子磁鏈），然后對誤差進行自適應調節機構調節，使其近似為零，此時的估計轉速即為實際轉速。該方法結構簡單，但是其電壓模型中存在一階純積分環節以及易受電機溫升影響的定子電阻，使得其靜態時產生直流偏差[3]，動態時導致參數辨識不準甚至無法收斂。

本文針對這些問題，提出了一種直接將電機自身模型作為參考模型，取電流估計模型與原來的電流模型相結合的模型作為可調模型，比較定子電流的估計值與實際值，并通過Popov超穩定定理確定轉速自適應率，從而得到轉速估計值，最后通過仿真實驗驗證了該方法的魯棒性良好。……