基于自适应的MRAS模型研究*

曾树华（湖南铁路科技职业技术学院　　株洲　412006）



基于自适应的MRAS模型研究*

曾树华
（湖南铁路科技职业技术学院株洲412006）

摘要感应电机的无速度传感技术是电机控制的一个重要研究方法，本文从电机基本方程出发，推导出模型参考自适应的三种常用方法，并比较了三种方法的优缺点，为后续的研究做好准备。

关键词转速估算模型参考自适应矢量控制无速度传感

*湖南教育厅科研项目（编号：14C0759）

在电机的高性能控制策略中，矢量控制是一种很重要的方法［1］。矢量控制系统性能的优异相当程度上决定于反馈转速的准确，而在环境情况恶劣时，速度检测环节容易出现较大误差甚至无法安装使用，故无速度传感技术得到重视。无速度传感常用的方法有很多，其中模型参考自适应系统（MRAS）以其实现简单、稳定性能优良等特点成为研究的重点［2-3］，常见的三种MRAS方法是基于转子磁链方案的模型参考自适应转速辨识算法、基于反电动势方案的模型参考自适应转速辨识算法、基于瞬时无功功率方案的模型参考自适应转速辨识算法［4］。

一、基于转子磁链模型的速度辨识

依据两相静止坐标系下异步电机的动态数学模型，我们可以得到两种不同形式的转子磁链的估算方程：电压方程与电流方程。其中，电压方程如式1所示，电流方程如式2所示。

以式1建立参考模型，式2建立可调模型，依据Popov超稳定性理论，便可以设计MRAS的转速辨识系统，当两系统输出相等时，可调模型中的转速等于实际转速。由于式1中存在纯积分环节，会引起误差积累或直流温票等问题，影响了估计性能。

二、基于反电动势模型的速度辨识方法

类似于基于转子磁链模型，可以由式3建立参考模型，式4建立可调模型，进行转速辨识。式3不再含积分项，避免了纯积分环节对系统的影响，改善了估计性能，但定子电阻的影响依然存在。解决的办法，一是可以实时在线辨识定子电阻，二是可以采用瞬时无功功率模型，将定子电阻从参考模型中去掉。

三、基于瞬时无功功率的MRAS的原理

无功功率的计算公式

由此可以直接检测电压电流计算无功功率，又因为电流可以由下式计算

故5式可由下式表达

以式5建立参考模型，式7建立可调模型，进行转速辨识的方法就是基于瞬时无功功率的MRAS方法，但该方法稍复杂。

四、总结

本文介绍了三种MRAS方法的原理，给出了三种模型方程，并对三种方法的优缺点进行了比较，为进一步研究MRAS做好准备。

参考文献

［1］王成元，夏加宽，孙宜标.现代电机控制技术［M］.北京：机械工业出版社，2012.

［2］郑泽东，李永东，王琛琛.异步电机全阶自适应磁链观测和速度辨识研究［J］.电气传动，2006，36（7）：7－10.

［3］曾树华，李目.基于转子磁链误差的MRAS速度观测器优化设计［J］.煤矿机械，2016，37（2）：5-7.

［4］黄劭刚，宋凤林，洪剑锋，陈健强.基于变参数MRAS法的异步电机矢量控制研究［J］.特微电机2016，44（2）62-66.

Study on the Model Reference Adaptive Methods Based on Adaptation

Zeng Shuhua
(Hu'nan Railway College of Science & Technology Zhuzhou 412006)

AbstractSpeed sensing technology of induction motor is an important research direction of motor control.The paper derived three methods of MRAS according to the basic equation of the motor and the theadvantages and disadvantages have been summarized.So the paper have been ready for the follow-up study.

KeywordsSpeed estimation MRAS Vector control Voltage model

中图分类号TM301.2

文献标识码A

文章编号160504-7266

作者简介

曾树华（1980-），湖南衡阳人，硕士，副教授，研究方向：电机控制。