异步电机（感应电机，IM_FOC_sensor）转子磁链观测器的整理学习-电流型、电压型磁链观测器
引言：异步电机的转子磁链观测器，常见的有开环和闭环两种。开环的有电流型磁链观测器和电压型磁链观测器等；闭环的有全阶磁链观测器和混合模型磁链观测器等。接下来分几期文章重点学习和整理转子磁链观测器的内容并进行验证分析其特点和性能。
图1 基于转子磁链观测器的异步电机矢量控制系统框图
一、为什么要使用转子磁链观测器
1.1 转子磁链观测器简述
转子磁链观测器根据实现的不同分为开环和闭环两大类，输入无非就是电压、电流和转速。选用不同类型的观测器，其估算结果受多方面因素的影响，一般是观测器的本身属性决定、温度、电机参数、运行速度范围和加载情况等。
1.2 转子磁链观测器的作用
磁链是高性能交流感应电机调速系统实现的关键，而磁链在实际应用中较难采用传感器直接检测，所以现代交流电力传动控制系统通常用磁链观测模型来进行估计。
在磁链估算过程中，不能忽略电机参数与外部干扰信号的影响。磁链观测器的设计首先考虑的就是抑制扰动、提高磁链的估算精度。
二、电压型和电流型磁链观测器验证
2.1 开环转子磁链观测器的性能分析
这里从参数敏感性的角度来验证电流型和电压型转子磁链观测器的性能，以伯德图bode的分析进行展示。
以下是电流型磁链观测器的误差状态方程：
分别改变转子电阻和转子电感进行分析：
以下是电流型磁链观测器的误差状态方程：
分别改变定子电阻和互感进行分析：
2.2 电流型磁链观测器
2.3 电压型磁链观测器
2.4 转子磁链观测器性能总结
#电流型磁链观测器：
1、基于电流型的磁链观测器不受电子电阻和定子漏感的影响，且其参数敏感性与转速无关只与负载大小相关；
2、电流型磁链观测器在空载时对转子参数的敏感程度随转速的升高而加大；
3、转子磁链观测器对互感比较敏感；
#电压型磁链观测器：
1、基于电压模型的转子磁链观测器不受电机转子电阻偏差的影响；
2、磁链比值函数与转差和同步角频率都相关，说明基于电压模型的转子磁链观测器对电机参数的敏感性与转子转速及负载大小都有关；
3、在低速段，基于电压模型的转子磁链观测器对定子电阻的误差十分敏感，定子电阻的误差会导致转子磁链的观测值出现较大的幅值和相位偏差；在中高速段，基于电压模型的转子磁链观测器对定子电阻的偏差不敏感。随着负载的加大，基于电压模型的转子磁链观测器对定子电阻偏差的敏感性会提高；
4、基于电压模型的磁链观测器对于互感±50%的偏差不敏感。
三、MATLAB/Simulink仿真验证和分析
图3.1 基于电流型磁链观测器的有感矢量控制系统波形变化情况
从图（3.1）可以看出，电流型磁链观测器观测的转子磁链和位置角可以快速收敛，让电流平稳变化，系统整体稳定变化。
图3.2 基于电压型磁链观测器的有感矢量控制系统波形变化情况
从图（3.2）可以看出，电压型磁链观测器观测的转子磁链和位置角抖动不收敛，造成整体波形劣化。需要说明的是，整体仿真是M语言实现，贴合实际，纯积分形式的电压型磁链观测器不适合直接代入到系统中。
四、硬件实验平台验证和分析（暂未更新）
五、总结
5.1 后续的工作内容（在下一期文章中展现）
1、下一期文章主要介绍混合模型转子磁链观测器；
