非线性磁链观测器顾名思义观测器的状态变量为磁链值,观测的磁链值收敛于电机实际磁链值,观测器收敛。非线性是由于观测器存在sin和cos项,所以是非线性观测器
一、原理介绍
表贴式永磁同步电机αβ轴电压方程:
将公式变换
定义状态变量X:
定义变量Y:
其中y不包含任何未知量,可作为一个已知量
定义空间向量eta(x):
观测器模型为:
因此可以得到非线性磁链观测器模型
最终得到观测的eta(x),eta(x)中包含转子位置信号,可以直接反正切得到估计转子位置,并构建锁相环得到估计转速
二、仿真模型
在MATLAB/simulink(软件版本为2024A)里面验证所提算法,搭建仿真。采用和实验中一致的控制周期1e-4,电机部分计算周期为1e-6。仿真模型如下所示:
仿真工况:电机空载零速启动,0s阶跃给定转速500rpm,0.5s施加额定负载并将给定转速增加为1000rpm
2.1给定转速、实际转速和估计转速
可以看出启动时刻观测器给出的估计转速波动非常大,这是因为在不采取额外措施的时候,非线性磁链观测器无法估计静止状态电机角度
2.2估计转速与实际转速误差
忽略启动状态,可以看出为稳态后转速波动还是比较小的
2.3估计转角与实际转角
2.4估计转角与实际转角误差
转子位置估计误差绝对值在0.02rad之内,比较精确
2.5电磁转矩