基于滑模观测器的SVM-DTC交流调速实验平台研究

发布时间：2017-07-16 10:28

  本文关键词：基于滑模观测器的SVM-DTC交流调速实验平台研究

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【摘要】：交流变频调速技术在工业生产、航空航天、轨道交通以及日常生活等多领域中都发挥着举足轻重的作用。直接转矩控制中定子磁链观测的精度将直接影响电磁转矩的计算以及控制系统的性能,传统u-i观测模型中纯积分器的使用及定子电阻参数对观测结果影响较大。在高校运动控制系统课程实验教学的背景下,为实现对定子磁链的准确观测及无速度传感器技术,本文主要对基于滑模观测器的SVM-DTC交流调速实验平台进行设计。首先,在异步电机动态数学模型的基础上研究基于空间矢量调制的直接转矩控制原理,并对空间矢量调制技术进行介绍。着重分析了传统定子磁链u-i观测模型中由于纯积分器的使用以及定子电阻参数所产生的问题,并进行仿真分析及验证。研究一种基于滑模观测器的定子磁链观测模型,该模型以两相静止坐标系下的定子电流及定子磁链为状态变量建立状态方程,进而构造滑模观测器,并通过反馈矩阵形成闭环系统对观测器中的定子磁链值进行校正,提高定子磁链观测的准确性。在此基础上研究一种基于模型参考自适应的转速辨识方法,在保证系统稳定的条件下设计转速辨识自适应律。在Matlab/Simulink软件中完成基于滑模观测器的SVM-DTC控制系统模型的构建,并进行仿真实验验证控制算法的可行性与控制系统的性能。对交流调速实验平台硬件部分的主电路、控制电路及保护电路进行设计。其中,采用智能功率模块(IPM)减小逆变电路的复杂性;为达到实验平台的开放性、可操作性强等要求,采用上位机PCI总线技术实现与控制芯片DSP2812之间的数据交换。最后,在Visual C++环境下设计人机交互系统、完成控制算法的编程,并在此实验平台上对控制系统进行实验研究。实验结果表明:基于滑模观测器的SVM-DTC控制系统对定子磁链观测的准确度高、鲁棒性强,并能够对转速进行较有效地辨识;交流调速实验平台具有良好的动态及静态性能。
【关键词】：异步电机 SVM-DTC 定子磁链观测 滑模观测器 转速辨识
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM343
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.2 交流调速高性能控制方法11-12
• 1.2.1 矢量控制11-12
• 1.2.2 直接转矩控制12
• 1.3 直接转矩控制研究现状及分析12-17
• 1.3.1 定子磁链观测方法研究现状12-14
• 1.3.2 无速度传感器技术研究现状14-15
• 1.3.3 减小转矩脉动方法研究现状15-17
• 1.4 论文主要研究内容17-18
• 第2章 异步电机模型及直接转矩控制系统18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 异步电机数学模型18-23
• 2.2.1 坐标变换原理18-20
• 2.2.2 不同坐标系下异步电机数学模型20-23
• 2.3 异步电机SVM-DTC控制系统23-27
• 2.3.1 SVM-DTC控制原理分析23-24
• 2.3.2 SVPWM调制原理24-27
• 2.4 定子磁链u-i观测模型问题分析与仿真27-30
• 2.4.1 纯积分器问题及仿真分析27-28
• 2.4.2 定子电阻参数影响及仿真分析28-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 定子磁链滑模观测器及转速辨识31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 定子磁链滑模观测器的原理及建立31-35
• 3.2.1 滑模变结构控制原理31-33
• 3.2.2 滑模观测器的建立33-35
• 3.3 基于模型参考自适应的转速辨识35-39
• 3.3.1 模型参考自适应理论35-36
• 3.3.2 转速辨识自适应律的设计36-39
• 3.4 滑模观测器输出稳定性证明39-40
• 3.5 仿真结果与分析40-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第4章 交流调速实验平台硬件设计43-54
• 4.1 引言43
• 4.2 交流调速实验平台硬件电路整体设计方案43-44
• 4.3 交流调速实验平台主电路设计44-50
• 4.3.1 整流电路设计44-45
• 4.3.2 IPM逆变电路设计45-50
• 4.4 交流调速实验平台DSP运动控制电路设计50-53
• 4.4.1 PCI总线及其接口电路设计50-51
• 4.4.2 电压及电流检测电路设计51-52
• 4.4.3 保护电路设计52-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第5章 交流调速实验平台软件设计54-63
• 5.1 引言54
• 5.2 交流调速实验平台人机交互系统软件设计54-56
• 5.3 数据的标幺值计算及格式转换56-57
• 5.4 交流调速实验平台控制算法软件设计57-62
• 5.4.1 SVM-DTC控制策略程序设计57-58
• 5.4.2 定子磁链滑模观测器及转速辨识程序设计58-60
• 5.4.3 SVPWM程序设计60-62
• 5.5 本章小结62-63
• 第6章 交流调速实验平台控制系统仿真与实验63-77
• 6.1 引言63
• 6.2 基于滑模观测器的SVM-DTC控制系统仿真结果与分析63-68
• 6.3 交流调速实验平台实验结果与分析68-76
• 6.3.1 低速对比实验69
• 6.3.2 空载启动实验69-72
• 6.3.3 动态调速实验72-73
• 6.3.4 负载突变实验73-74
• 6.3.5 带载运行实验74-76
• 6.4 本章小结76-77
• 结论77-78
• 参考文献78-83
• 攻读学位期间发表的学术论文83-85
• 致谢85

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本文编号：548295