一種基于二階廣義積分器的永磁同步電機定子磁鏈觀測方法

2 仿真研究

　　為了驗證本文所提出的基于ISOGI的定子磁鏈觀測器的優越性，進行了基于MATLAB/Simulink的仿真研究。仿真和實驗所用電機的額定功率為110KW，額定電流250A，額定電壓380V。

　　為了突出該算法的優勢，對比研究了該算法與傳統的電壓電流模型磁鏈觀測器算法。

　　傳統的電壓模型磁鏈觀測器直接對反電動勢進行積分，從而獲得定子磁鏈。然而積分算法受積分初始值和積分漂移的影響。圖4給出了電機運行于400r/min，電流為60A時的仿真結果，人為在反電動勢中加入了直流偏量，以突出兩種算法的優劣。由圖4可清晰地看到，傳統的電壓模型受積分初始值和直流漂移的影響，導致定子磁鏈不能正確得到估計，而基于ISOGI的算法則不受積分初始值和積分漂移的影響。

3 實驗研究

　　為了進一步驗證所提算法的有效性，對基于ISOGI的定子磁鏈觀測器的性能進行了驗證，實驗結果如下。

　　圖5為轉速100r/min，轉矩電流50A時的電壓、磁鏈及電流的穩態波形圖，從圖5中第1個波形可以看出，基于ISOGI得到的磁鏈滯后約為90o，說明其實現了純積分器的功能;由第2波形可以看出，磁鏈超前 90o，幅值相等均等于指令值2，角度的零點為的過零點;由第3波形可以看出電流I_a幅值達到相應的指令值。以上結果表明基于ISOGI的定子磁鏈觀測器可以正常工作，具有較好穩態特性。

　　圖6為電機加載時定子電壓與電流實驗波形，可以看出系統具有較好的動態響應特性。

4 結論

　　本文提出了一種基于ISOGI的永磁同步電機定子磁鏈觀測器，分析了其實現原理和性能，并與傳統的電壓模型定子磁鏈觀測器進行了對比。通過仿真和實驗驗證，得出以下結論：

　　(1)ISOGI環節能夠對輸入正弦信號實現純積分器的功能，但沒有純積分器因輸入信號初值、測量誤差、采樣誤差等引起較大直流分量及積分飽和的問題。

　　(2)ISOGI環節中設置不同的增益系數k可以使其頻響特性可以在低通濾波器和帶通濾波器中變化，因此可以根據輸入信號中諧波分布的不同設置合適的k值。但在不同k值時ISOGI在基波頻率處始終表現為純積分器特性。

　　(3)基于ISOGI的磁鏈觀測器結構簡單，易于工程實現;具有良好的動穩態特性，可以滿足電動汽車驅動控制的要求。

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