基于滑模观测器的异步电机转速及转子时间常数辨识技术研究

发布时间：2017-10-07 23:25

  本文关键词：基于滑模观测器的异步电机转速及转子时间常数辨识技术研究

  更多相关文章： 转速观测 参数辨识 矢量控制 异步电机 电动汽车

【摘要】：随着电力电子变流技术及控制理论的发展,异步电机调速性能也在不断提升。无论是一般工业应用,还是电动汽车等新兴应用领域,异步电机以其简单可靠的结构、宽大的调速范围、以及低廉的制造成本等优势依旧保持着主导地位。本文以异步电机矢量控制为基础,针对电动汽车应用场合的,围绕着异步电机转速和转子时间常数的在线辨识技术展开研究,以期提升在速度传感器故障情况下无速度传感器控制系统性能和有速度传感器情况下的磁场定向准确性。尽管出于运行性能的考虑,当前多数电动汽车运行场合均安装有速度传感器,但无速度传感器控制既是速度传感器故障情况下电动汽车实际运行的需求,也是技术进一步提升的研究方向,因此本论文研究了一种速度和磁链观测器设计方案。该方案在两相静止坐标系下,利用由电流观测误差和观测磁链形成复合滑模面,进而构成滑模观测器,实现对转速和磁链的同时观测。论文依据同步旋转坐标系下异步电机数学模型和状态观测器的设计机理,推演了静止坐标系下复合滑模面的构造本质,揭示了传统单滑模面存在的稳态误差问题,论证了复合滑模面的唯一性,促进了基于复合滑模面的滑模观测器设计理论的完善。在根据李雅普诺夫稳定性理论对该滑模观测器的收敛性进行证明的基础上,对速度观测的性能以及据此设计的异步电机无速度传感器矢量控制系统的性能进行了讨论。电机参数,尤其是转子时间常数的准确性是制约矢量控制性能的关键,为了提高矢量控制系统对异步电机参数变化的鲁棒性,本文设计了一个在两相静止坐标系下的滑模观测器,用以对转子时间常数进行在线辨识。该观测器的两个复合滑模面由观测磁链、观测电流和实际电流构成,收敛性有李雅普诺夫稳定性理论予以保证,而其收敛后的等效控制量即为转子电阻和转子时间常数倒数的辨识值。该观测器的突出优势在于其可对转子电阻和转子时间常数同时进行辨识,辨识结果不受互感参数的影响,且对电机漏感的变化具有较强的鲁棒性。在实际应用中,其对定子电阻参数的依赖可较为方便地通过电机内置温度传感器进行在线补偿。搭建了异步电机的实验平台,对所述的异步电机矢量控制、无速度传感器控制等关键技术进行实验验证。
【关键词】：转速观测 参数辨识 矢量控制 异步电机 电动汽车
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM343
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-17
• 第一章 绪论17-28
• 1.1 课题研究的意义17-18
• 1.2 电动汽车及其驱动18-20
• 1.3 异步电机控制技术20-21
• 1.4 无速度传感器技术21-24
• 1.5 参数辨识技术24-26
• 1.6 本文研究的主要内容26-28
• 第二章 异步电机数学模型及矢量控制28-40
• 2.1 异步电机的数学模型28-33
• 2.1.1 三相静止坐标系下异步电机的数学模型28-30
• 2.1.2 两相静止αβ标系下异步电机的数学模型30-33
• 2.1.3 两相旋转dq坐标系下异步电机的数学模型33
• 2.2 基于转子磁链定向下的异步电机矢量控制33-36
• 2.2.1 基于转子磁链定向的异步电机动态数学模型34-35
• 2.2.2 基于间接磁场定向的异步电机矢量控制35-36
• 2.3 仿真分析36-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第三章 基于滑模观测器的异步电机转速辨识40-53
• 3.1 基于单个复合滑模面的观测器40-43
• 3.1.1 dq轴下单滑模面观测器的方程推倒40-42
• 3.1.2 单滑模面观测器的非收敛性证明42-43
• 3.2 双复合滑模面滑模观测器的设计43-45
• 3.2.1 αβ下双滑模面观测器的设计43-44
• 3.2.2 双滑模面观测器的稳定性证明44-45
• 3.3 仿真结果45-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第四章 基于滑模观测器的异步电机转子时间常数在线辨识53-72
• 4.1 转子电阻变化对磁场定向的影响53-54
• 4.2 观测器所用的电机模型54-55
• 4.3 滑模观测器的设计55-58
• 4.3.1 双滑模面观测器的方程推倒55-58
• 4.3.2 滑模等效控制量的推倒58
• 4.4 仿真结果58-71
• 4.5 本章小结71-72
• 第五章 实验研究72-86
• 5.1 实验系统构成72-73
• 5.2 硬件电路73-76
• 5.2.1 采样电路74-76
• 5.2.2 驱动电路76
• 5.3 系统软件76-79
• 5.3.1 主程序77
• 5.3.2 中断程序77-78
• 5.3.3 观测器程序78-79
• 5.4 实验结果79-85
• 5.4.1 异步电机矢量控制实验79-82
• 5.4.2 异步电机滑模速度观测器实验82-85
• 5.5 本章小结85-86
• 第六章 总结和展望86-88
• 6.1 总结86
• 6.2 展望86-88
• 参考文献88-93
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况93

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 薛福连;线绕式异步电机的维修[J];微电机(伺服技术);2002年05期

2 陈志宏;双馈调速异步电机在风力发电中的应用[J];上海大中型电机;2003年01期

3 马宏忠,胡虔生,张利民,韩敬东;异步电机的失电残余电压研究[J];中小型电机;2005年05期

4 章文裕;徐锦才;;异步电机并网发电技术在福建大田县的实践[J];小水电;2006年01期

5 胡小明;;异步电机的启动与调速[J];家电检修技术;2006年18期

6 毕卫红;张巧玲;赵希;;基于异步电机工作模型的设计[J];科学之友(B版);2008年06期

7 本刊通讯员;;第二期异步电机设计培训及研讨班圆满结束[J];电机技术;2008年03期

8 章文裕;异步电机并网发电的要领和体会[J];小水电;1995年03期

9 吴振华;负载有准恒速要求时异步电机的选用[J];中小型电机;1996年06期

10 任炳礼,王晓燕;表面开环形槽的复合转子异步电机的参数计算[J];大电机技术;2000年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 孟甲凡;;基于Matlab/SIMULINK的异步电机的建模与仿真[A];第六届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2009年

2 邰永;刘赵淼;;小型异步电机机壳表面的通风计算[A];北京力学会第15届学术年会论文摘要集[C];2009年

3 李国进;胡常林;侯绪达;;异步电机离线参数辨识[A];中南六省（区）自动化学会第二十九届学术年会论文集[C];2011年

4 赵波;厉虹;;异步电机定位控制方法研究[A];冶金自动化信息网年会论文集[C];2004年

5 赵波;厉虹;;异步电机定位控制方法研究[A];全国冶金自动化信息网年会论文集[C];2004年

6 徐建华;姚来强;;异步电机直接转矩控制系统的设计与仿真[A];自动化技术与冶金流程节能减排——全国冶金自动化信息网2008年会论文集[C];2008年

7 姚来强;徐建华;;异步电机直接转矩控制系统的设计与仿真[A];第九届全国电技术节能学术会议论文集[C];2007年

8 李谦祥;胡静涛;;基于虚拟仪器的异步电机试验系统与应用[A];第三届全国虚拟仪器大会论文集[C];2008年

9 潘伟;许波;孙晓东;朱q，

本文编号：990693