考虑边端效应及参数变化的直线感应电机MRAS速度观测方法

作     者：胡海林 陈维金 虞诗焱 丰富 汪涛 HU Hailin;CHEN Weijin;YU Shiyan;FENG Fu;WANG Tao

作者机构：江西理工大学电气学院江西赣州341000 国家铁路局磁浮技术铁路行业重点实验室上海201804 江西省磁悬浮技术重点实验室江西赣州341000 

出 版 物：《铁道科学与工程学报》 (Journal of Railway Science and Engineering)

年 卷 期：2024年第21卷第4期

页      面：1591-1601页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2023YFB4302100) 同济大学磁浮技术铁路行业重点实验室开放课题 江西省磁悬浮技术重点实验室开放课题(204205100004) 

主　　题：直线感应电机 无速度传感器 模型参考自适应系统 边端效应 二阶超螺旋滑模算法 

摘      要：以轨道交通直线感应电机(Linear Induction Motor,LIM)牵引驱动系统速度观测器为研究对象,针对边端效应及电机参数变化导致辨识结果实时性、鲁棒性不足的问题,提出一种基于二阶超螺旋滑模的改进模型参考自适应系统(Model Reference Adaptive System,MRAS)速度观测方法。首先,以计及动态边端效应的初次级电压电流磁链方程为核心,设计直线感应电机标准MRAS速度观测器,降低边端效应对速度辨识性能的影响。然后,进一步分析初级集肤效应和初次级横向错位对标准MRAS速度观测器辨识性能的影响。在此基础上,基于二阶超螺旋算法对MRAS参考模型进行改进,利用主滑模面和辅助滑模面对次级磁链观测的干扰项进行补偿,同时抑制由于滑模算法引入的系统抖振,提高了速度观测器的鲁棒性和动态性能。最后,搭建仿真和硬件在环实验环境进行算法验证。实验结果表明:励磁互感及其他电机参数随边端效应修正因子变化,标准MRAS观测器在突加负载、引入测量误差和电机参数突变的工况下,速度辨识误差明显;改进的MRAS观测器能够实现直线感应电机速度的快速、准确辨识,基于该速度观测器的矢量控制策略,在突加负载、引入测量误差和电机参数突变的工况下,控制性能满足设计要求。研究结果能为轨道交通直线感应电机无速度传感器牵引驱动系统的研究提供一定借鉴。