异步电机SVPWM直接转矩控制中速度观测器和磁链观测器的研究

发布时间：2017-12-12 02:21

本文关键词：异步电机SVPWM直接转矩控制中速度观测器和磁链观测器的研究

【摘要】：目前,直接转矩变频调速是异步电机驱动控制的热点之一,精确的电机转速、磁链观测以及低成本的调速运行更是电机高性能控制的重要研究所在。因此,本文针对电机调速过程中的速度观测器、磁链观测器、电机参数及鲁棒性控制等方面进行了研究和改进,旨在提高电机的变频调速性能。首先归纳总结异步电机调速系统发展过程、控制策略、速度观测器和磁链观测器的研究现状。然后对异步电机和逆变器的数学模型,基本电压矢量进行分析,并搭建了异步电机MATLAB/Simulink仿真模型,为进一步研究提供了理论依据。根据直接转矩控制原理和异步电机的仿真模型,搭建了常规的异步电机直接转矩控制仿真。在此基础上,详细介绍了SVPWM调制策略,并将其与直接转矩控制相结合,采用异步电机SVPWM直接转矩控制(SVM-DTC)方法控制电机调速,SVM-DTC为后面观测器的改进设计提供了研究基础。为节约运行成本,本文采用开关管占空比和直流侧电压估算定子电压,方法简单易行,实现了无交流电压传感器控制,且一定程度上提高了系统的可靠性和鲁棒性。在分析了模型参考自适应系统(MRAS)和滑模控制(SMC)的基本原理后,分别设计了两种速度观测器。MRAS速度观测器是根据电机电压模型和电流模型来估计电机转速的。自适应滑模速度观测器是将观测定子电流和实际定子电流的误差构成滑模面,通过Lyapunov理论确保估计电机转速的稳定。利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,对两种方法进行仿真对比,并进一步采用dSPACE 1104实验平台进行速度观测器的验证性实验,实现了异步电机无速度传感器设计。在磁链观测器的改进方面,本文提出了两种新型磁链观测器,其中全阶状态磁链观测器旨在减少磁链和转矩的脉动；另一种是在常规磁链观测器的基础上,忽略定子电阻,用两个一阶低通滤波器串联代替纯积分设计无电机参数磁链观测器。通过具体实物实验验证两种磁链观测器的可行性。无电机参数磁链观测器可使异步电机直接转矩调速系统不需要任何的电机参数,这提高了系统的鲁棒性和实际应用范围。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM343

【参考文献】

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