基于改进磁链观测方法的异步电机矢量控制系统研究

发布时间：2021-01-12 16:12

　　异步电机的高精度动态调速性能是实现精密工业生产的重要前提。磁链观测技术作为构建矢量控制系统的重要环节,如何提高它的观测精度是获得高性能调速系统的关键。由于恶劣的工业生产环境往往会进一步降低异步电机的工作性能。因此,进行准确的磁链估算从而提高系统的调速精度和抗干扰能力是十分必要的研究工作。本文主要对磁链观测技术的电压模型、电流模型、全阶磁链观测器进行了理论改进和仿真研究以及相关算法的实验验证工作。首先,基于带通滤波器的原理特性对电压模型的数学模型进行调整,提高了电压模型对不规则磁链分布的估算能力。建立了基于电流模型和改进电压模型的组合式磁链观测算法,算法能不受电机转速的影响而准确的观测磁链信号。其次,对全阶磁链观测器的理论要点和设计的关键难题进行了深入研究。利用差分进化算法的变异过程原理与较为先进的蝙蝠算法相结合,提高了蝙蝠算法的迭代寻优速度和优化精度。通过人为选择全阶磁链观测器的参数往往使设计的算法不具有通用性,为了克服这一缺陷,使用差分蝙蝠算法对磁链观测器设计过程中的参数进行智能寻优,获得了通用性更好的改进全阶磁链观测器。最后,根据矢量控制原理设计了异步电机实验平台,并对数字控制器和... 

【文章来源】：兰州交通大学甘肃省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文的研究背景和意义
    1.2 异步电机转子磁链的估算方法
        1.2.1 基于开环算法的磁链估算
        1.2.2 基于闭环算法的磁链估算
    1.3 智能优化算法在全阶磁链观测器设计中的应用
        1.3.1 全阶磁链观测器设计的重点问题
        1.3.2 全阶磁链观测器的参数选取及优化方法
    1.4 论文主要研究内容
2 课题研究的理论基础
    2.1 异步电机调速系统的原理
        2.1.1 异步电机的基本原理
        2.1.2 异步电机的变压变频控制系统
        2.1.3 按转子磁链定向的矢量控制系统
    2.2 转子磁链观测器的模型建立与性质
        2.2.1 电压模型磁链观测器
        2.2.2 电流模型磁链观测器
        2.2.3 全阶磁链观测器
    2.3 小结
3 组合式磁链观测器研究及模型切换的平滑性分析
    3.1 异步电机转子磁链的组合式磁链观测器建模
        3.1.1 基于带通滤波器的电压模型改进研究
        3.1.2 基于改进电压模型的组合式磁链观测器研究
    3.2 组合式磁链观测器的误差仿真分析
        3.2.1 组合式磁链观测器的仿真研究
        3.2.2 组合式磁链观测器的模型切换研究
    3.3 小结
4 基于智能优化算法的全阶磁链观测器研究
    4.1 基于全阶磁链观测器的异步电机调速系统
        4.1.1 全阶磁链观测器模型建立及参数分析
        4.1.2 基于全阶磁链观测器的异步电机转速辨识
        4.1.3 基于全阶磁链观测器的异步电机调速系统仿真分析
    4.2 基于差分蝙蝠算法的全阶磁链观测器改进研究
        4.2.1 差分进化算法基本原理与性质
        4.2.2 蝙蝠算法的基本原理与性质
        4.2.3 差分蝙蝠算法的建立及参数寻优
        4.2.4 基于改进全阶磁链观测器的异步电机调速系统仿真分析
    4.3 小结
5 异步电机矢量控制系统实验平台
    5.1 实验平台的硬件设计
        5.1.1 强电部分的主电路设计
        5.1.2 弱电部分的控制电路设计
        5.1.3 检测电路的设计
    5.2 智能控制器TMS320F2812DSP的设置原理
        5.2.1 系统时钟的设置原理
        5.2.2 中断响应的设置原理
        5.2.3 输出对称的PWM波形
        5.2.4 正交编码电路QEP的原理
    5.3 实验平台的软件设计
        5.3.1 主程序的软件设计
        5.3.2 中断子程序的软件设计
    5.4 实验结果的分析及展望
    5.5 小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于二阶滑模观测器的感应电机转子磁链观测[J]. 徐静,杨淑英,郭磊磊,张兴.  电工电能新技术. 2016(12)
[2]基于双辨识参数全阶自适应观测器的感应电机低速性能[J]. 尹忠刚,张延庆,杜超,孙向东,钟彦儒.  电工技术学报. 2016(20)
[3]扩展卡尔曼滤波结合前馈补偿永磁同步电机位置估计[J]. 佘致廷,邹薇,董旺华,秦亚胜.  控制理论与应用. 2016(10)
[4]永磁同步电机模型参考自适应无速度控制研究[J]. 郭伟,王跃,李宁,付建国.  电力电子技术. 2016(08)
[5]基于估算电流模型的永磁同步电机无速度传感器控制[J]. 张越雷,黄科元,蒋智,黄守道.  电工技术学报. 2016(11)
[6]分数阶永磁同步电机混沌系统模糊跟踪控制[J]. 李宁,李亚光,王宏兴,孙业国.  信息与控制. 2016(01)
[7]基于模糊滑模观测器的PMLSM无传感器控制[J]. 陆华才,提娟,刘怡君,刘林.  信息与控制. 2016(01)
[8]基于扩展Kalman滤波器的永磁同步电机转动惯量辨识研究[J]. 黄苏融,何栋林,王爽,石坚.  电机与控制应用. 2015(12)
[9]基于扩展状态观测器模型与定子电阻自适应的磁链观测器及其无速度传感器应用[J]. 韦文祥,刘国荣.  中国电机工程学报. 2015(23)
[10]新型磁链观测算法及其在永磁同步电机无位置传感器控制中的应用[J]. 李彪,李黎川.  西安交通大学学报. 2015(11)

博士论文
[1]异步电机全阶磁链观测器的设计分析及其应用研究[D]. 邓歆.华中科技大学 2010

硕士论文
[1]基于DSP的异步电机SVPWM矢量控制系统研究与实现[D]. 谭斌.长安大学 2013
[2]基于DSP的三相交流异步电机矢量控制系统[D]. 丁辉.大连理工大学 2007



本文编号：2973102