感应电机的高性能调速控制研究
发布时间：2021-06-29 19:02
感应电机具有结构简单、制造方便、成本低廉、坚固耐用、运行可靠等优点,而且可以应用于较恶劣的工况环境下。感应电机变频调速系统已经成为电机传动系统升级的主要发展方向,特别是高精度和性能要求的感应电机伺服系统具有广阔的发展空间和应用前景。要实现高品质的控制性能,就对采用的控制策略提出了较高的要求。因此,研究感应电机的高性能调速控制技术具有重要的意义。本文首先根据坐标变换理论推导分析了感应电机在不同坐标系下的动态数学模型,并具体介绍了矢量控制技术,实现电机励磁分量和转矩分量的解耦控制。同时,介绍了电压空间矢量脉宽调制技术,以提高直流母线电压的利用率。其次,本文对转子磁场定向技术进行了研究,转子磁链的观测精度直接影响到矢量控制的效果,为此设计了基于Super-Twisting滑模理论的转子磁链观测器,它具有较高的观测精度,且对于转子时间常数变化具有较好的鲁棒性。在此基础上,将其作为模型参考自适应系统的参考模型,可调模型为含有转子时间常数的电流模型,通过选取合适的自适应律可以实现对转子时间常数的辨识。接着,对自抗扰控制技术进行了深入研究分析,并将其应用于感应电机调速控制系统中。针对自抗扰控制器参数...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
三相感应电机物理模型示意图
浙江大学硕士学位论文第2章感应电机数学模型及矢量控制技术142.2坐标变换理论感应电机在旋转过程中，其电感矩阵会随着转子位置的变化而呈现周期性变化，如果在前面所述的三相静止坐标系下进行建模分析，所得到的数学模型较为复杂，会给动态分析带来很大的不便，也不利于后续控制器的设计。因此为了研究的方便，可以对三相静止坐标系下的数学模型进行坐标变换，实现用两相正交的绕组来等效实际电机中的三相绕组。坐标变换的物理实质其实就是绕组在空间上的分布形式的等效变换[51]，以保证在变换前后的合成磁动势保持不变。经过坐标变换后电机内部的气隙磁场分布并不会发生变化，因而也不会影响到电机的机电能量转换和电磁转矩生成。坐标变换适用于电压、电流、磁链等变量，从而可以大大地简化电机数学模型和控制分析的难度。2.2.1静止三相/两相坐标变换（Clarke变换）Clarke变换实现了从三相静止坐标系a-b-c到两相静止坐标系α-β的变换，即从三相交流绕组到两相静止交流绕组的等效，也被称为3s/2s变换。一般取两相静止坐标系中的α轴与定子A相绕组轴线重合，β轴领先α轴90°，两者之间的关系如图2-2所示。图2-2Clarke变换采用恒功率变换，即保持变换前后的总功率不变，可以得到从三相静止a-b-c坐标系到两相静止α-β坐标系的变换关系式为：3/2111222333022aassbbcciiiCiiiiiαβ==(2-13)
Park变换
【参考文献】：
期刊论文
[1]感应电机无差拍电流预测控制改进研究[J]. 刘杨. 防爆电机. 2019(05)
[2]基于自抗扰控制的铣面机床电液位置伺服系统控制策略[J]. 徐莉萍,蔡留金,李健,胡东方,马昊依. 计算机集成制造系统. 2018(11)
[3]基于干扰观测器的感应电机内模控制方法研究[J]. 刘婷,杜娜,李岩,尹忠刚. 电力电子技术. 2018(03)
[4]异步电动机矢量控制混合磁链模型的设计与实现[J]. 赵文武,李晓艳,于明,孙青秀,王青苗. 电气传动. 2017(12)
[5]交流伺服系统实时惯量辨识方法综述[J]. 王朔,于东,王志成,刘京航,王昱忠,杜少华. 组合机床与自动化加工技术. 2017(10)
[6]线性自抗扰控制理论及工程应用的若干进展[J]. 陈增强,程赟,孙明玮,孙青林. 信息与控制. 2017(03)
[7]交流伺服系统转动惯量在线辨识及负载转矩观测[J]. 徐勇. 微电机. 2016(09)
[8]基于转动惯量辨识的交流伺服系统自适应扰动观测器设计[J]. 陈炜,郭照升,夏长亮,谷鑫. 电工技术学报. 2016(16)
[9]基于线性自抗扰控制技术的PMSM仿真研究[J]. 沈德明,姚冰,祖利辉,黄伟,辛克廷. 控制工程. 2016(S1)
[10]感应电机模糊自适应全阶磁链观测器研究[J]. 蒋林,吴俊,邱存勇,代云中. 控制工程. 2016(06)
博士论文
[1]飞轮储能系统高速永磁同步电动/发电机控制关键技术研究[D]. 张翔.浙江大学 2019
[2]永磁电机无位置传感器控制及在线参数辨识研究[D]. 王彤.浙江大学 2019
[3]基于间接矢量控制的异步电机转子时间常数在线辨识算法研究[D]. 曹朋朋.合肥工业大学 2018
[4]高性能感应电机无速度传感器矢量控制系统研究[D]. 韦文祥.湖南大学 2016
[5]感应电机状态观测与参数在线辨识技术[D]. 赵力航.浙江大学 2016
[6]线性自抗扰控制策略在异步电机调速系统中的应用研究[D]. 刘丽英.天津大学 2010
[7]三相异步电动机磁链观测器与参数辨识技术研究[D]. 金海.浙江大学 2006
硕士论文
[1]基于无差拍控制的异步电机模型预测转矩控制研究[D]. 张希扬.浙江大学 2019
[2]基于自抗扰控制技术的高性能永磁交流伺服控制系统研究[D]. 高孝君.华南理工大学 2018
[3]基于自抗扰控制技术的永磁同步电机调速系统[D]. 张羽.西南交通大学 2017
[4]基于惯量辨识的永磁同步电机自适应控制策略研究[D]. 陈磊.浙江大学 2017
本文编号：3256985
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
三相感应电机物理模型示意图
浙江大学硕士学位论文第2章感应电机数学模型及矢量控制技术142.2坐标变换理论感应电机在旋转过程中，其电感矩阵会随着转子位置的变化而呈现周期性变化，如果在前面所述的三相静止坐标系下进行建模分析，所得到的数学模型较为复杂，会给动态分析带来很大的不便，也不利于后续控制器的设计。因此为了研究的方便，可以对三相静止坐标系下的数学模型进行坐标变换，实现用两相正交的绕组来等效实际电机中的三相绕组。坐标变换的物理实质其实就是绕组在空间上的分布形式的等效变换[51]，以保证在变换前后的合成磁动势保持不变。经过坐标变换后电机内部的气隙磁场分布并不会发生变化，因而也不会影响到电机的机电能量转换和电磁转矩生成。坐标变换适用于电压、电流、磁链等变量，从而可以大大地简化电机数学模型和控制分析的难度。2.2.1静止三相/两相坐标变换（Clarke变换）Clarke变换实现了从三相静止坐标系a-b-c到两相静止坐标系α-β的变换，即从三相交流绕组到两相静止交流绕组的等效，也被称为3s/2s变换。一般取两相静止坐标系中的α轴与定子A相绕组轴线重合，β轴领先α轴90°，两者之间的关系如图2-2所示。图2-2Clarke变换采用恒功率变换，即保持变换前后的总功率不变，可以得到从三相静止a-b-c坐标系到两相静止α-β坐标系的变换关系式为：3/2111222333022aassbbcciiiCiiiiiαβ==(2-13)
Park变换
【参考文献】：
期刊论文
[1]感应电机无差拍电流预测控制改进研究[J]. 刘杨. 防爆电机. 2019(05)
[2]基于自抗扰控制的铣面机床电液位置伺服系统控制策略[J]. 徐莉萍,蔡留金,李健,胡东方,马昊依. 计算机集成制造系统. 2018(11)
[3]基于干扰观测器的感应电机内模控制方法研究[J]. 刘婷,杜娜,李岩,尹忠刚. 电力电子技术. 2018(03)
[4]异步电动机矢量控制混合磁链模型的设计与实现[J]. 赵文武,李晓艳,于明,孙青秀,王青苗. 电气传动. 2017(12)
[5]交流伺服系统实时惯量辨识方法综述[J]. 王朔,于东,王志成,刘京航,王昱忠,杜少华. 组合机床与自动化加工技术. 2017(10)
[6]线性自抗扰控制理论及工程应用的若干进展[J]. 陈增强,程赟,孙明玮,孙青林. 信息与控制. 2017(03)
[7]交流伺服系统转动惯量在线辨识及负载转矩观测[J]. 徐勇. 微电机. 2016(09)
[8]基于转动惯量辨识的交流伺服系统自适应扰动观测器设计[J]. 陈炜,郭照升,夏长亮,谷鑫. 电工技术学报. 2016(16)
[9]基于线性自抗扰控制技术的PMSM仿真研究[J]. 沈德明,姚冰,祖利辉,黄伟,辛克廷. 控制工程. 2016(S1)
[10]感应电机模糊自适应全阶磁链观测器研究[J]. 蒋林,吴俊,邱存勇,代云中. 控制工程. 2016(06)
博士论文
[1]飞轮储能系统高速永磁同步电动/发电机控制关键技术研究[D]. 张翔.浙江大学 2019
[2]永磁电机无位置传感器控制及在线参数辨识研究[D]. 王彤.浙江大学 2019
[3]基于间接矢量控制的异步电机转子时间常数在线辨识算法研究[D]. 曹朋朋.合肥工业大学 2018
[4]高性能感应电机无速度传感器矢量控制系统研究[D]. 韦文祥.湖南大学 2016
[5]感应电机状态观测与参数在线辨识技术[D]. 赵力航.浙江大学 2016
[6]线性自抗扰控制策略在异步电机调速系统中的应用研究[D]. 刘丽英.天津大学 2010
[7]三相异步电动机磁链观测器与参数辨识技术研究[D]. 金海.浙江大学 2006
硕士论文
[1]基于无差拍控制的异步电机模型预测转矩控制研究[D]. 张希扬.浙江大学 2019
[2]基于自抗扰控制技术的高性能永磁交流伺服控制系统研究[D]. 高孝君.华南理工大学 2018
[3]基于自抗扰控制技术的永磁同步电机调速系统[D]. 张羽.西南交通大学 2017
[4]基于惯量辨识的永磁同步电机自适应控制策略研究[D]. 陈磊.浙江大学 2017
本文编号：3256985
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