交流异步电机参数辨识研究

发布时间：2017-10-20 16:32

  本文关键词：交流异步电机参数辨识研究

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【摘要】：异步电机传动系统的控制与估计是一个跟大的研究课题，近年来该领域的技术有了较大的进步。矢量控制算法的出现具有划时代的意义，它让异步电机可以像他励直流电动机那样进行控制，从而使得交流电机可以实现高性能控制。矢量控制中磁链的估算是关键，然而这种磁链估算的精确度却受到异步电机参数变化的影响。本文重点对异步电机静态和动态参数辨识进行了研究。 首先我们讨论了异步电机的工作原理以及坐标变换的原理，这些都是异步电机矢量控制的理论基础。由于异步电机在三相静止坐标系下的数学方程特别复杂，所以我们利用坐标变换将其变换到两相坐标系下，这样可以对复杂的数学方程进行化简。然后又利用MATLAB中的SIMULINK组件搭建了异步电机矢量控制的模型。为下面参数辨识打下基础。 传统异步电机静态参数辨识方法就是空载和堵转实验，空载实验使电机转速接近同步转速，得到电机的铁损、机械损耗、励磁参数等信息。堵转实验是通过外部设备将电机转轴卡住使得电机转速为零，能得到电机的转子电阻、电感等信息。传统的方法需要外部设备，并不是所有场合都适合。本文提出一种新方法，通过分析异步电机T型等效电路，基于电压矢量控制系统，通过控制逆变器的开关及开关频率，注入不同频率的电压或电流信号，模拟出空载和堵转实验，采集并分析反馈的电压和电流信号，即可完成异步电机静态参数的辨识，，简单高效。 然而异步电机参数不是一成不变的，会随外界条件的变化而变化。通过分析电压型和电流型磁链观测器，我们发现，电机参数变化是不容忽视的，因此我们要进行电机参数的在线辨识。 本文采用的是模型参考自适应的动态参数辨识方法，第一种是基于转子磁链模型的方法，利用的是电压磁链观测器与转子电阻阻值无关作为参考模型，电流型磁链观测器与转子电阻阻值有关作为可调模型，搭建了仿真模型，分析磁链估算的幅值和角度，证明了该方法对于参数在线辨识很有效。第二种方法是基于无功功率的参数辨识，本文同样搭建了仿真模型，分析仿真结果，该方法同样有效。
【关键词】：异步电机 参数辨识 矢量控制
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM343
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-13
• 1.1 异步电机参数辨识研究的背景及意义10-11
• 1.2 异步电机参数辨识研究方法汇总11-12
• 1.3 本章小结12-13
• 第二章 异步电机工作原理及其矢量控制系统13-19
• 2.1 异步电机工作原理13-14
• 2.2 异步电机数学模型14-15
• 2.2.1 坐标变换14-15
• 2.3 三相异步电机在两相坐标系下的数学模型15-17
• 2.3.1 任意旋转坐标系下的数学模型15-16
• 2.3.2 两相静止坐标系下数学模型16-17
• 2.3.3 两相同步旋转坐标系下数学模型17
• 2.4 矢量控制17-18
• 2.5 本章小结18-19
• 第三章 异步电机矢量控制系统的仿真与实现19-25
• 3.1 三相异步电机间接矢量控制方程及解耦控制19-20
• 3.2 MATLAB 仿真工具20-24
• 3.2.1 异步电机矢量控制系统模型的搭建21-24
• 3.3 本章小结24-25
• 第四章 异步电机参数离线辨识25-37
• 4.1 传统三相异步电机参数辨识25-29
• 4.1.1 T 型等效电路25-26
• 4.1.2 定子电阻26-27
• 4.1.3 堵转实验27-28
• 4.1.4 空载实验28-29
• 4.2 新型参数离线辨识29-36
• 4.2.1 定子电阻辨识30-32
• 4.2.2 定转子漏感辨识32-34
• 4.2.3 转子电阻、互感辨识34-36
• 4.3 本章小结36-37
• 第五章 异步电机参数变化对矢量控制系统的影响37-41
• 5.1 参数变化对电压模型观测器的影响37-39
• 5.2 参数变化对电流型观测器的影响39-40
• 5.3 本章小结40-41
• 第六章 异步电机参数在线辨识41-48
• 6.1 模型参考自适应控制（MRAC）41-44
• 6.1.1 模型参考自适应基本思想41-42
• 6.1.2 模型参考自适应律42-44
• 6.2 基于转子磁链模型的参数辨识44-45
• 6.3 基于无功功率模型的参数辨识45-47
• 6.4 本章小结47-48
• 第七章 模型参考自适应法的仿真及结果分析48-57
• 7.1 转子时间常数变化对转子磁链观测的影响48-51
• 7.1.1 转子时间常数与参考值相同48-50
• 7.1.2 转子时间常数为参考值的两倍50-51
• 7.2 基于转子磁链的参数辨识仿真模型的搭建及仿真结果51-54
• 7.2.1 电压参考模型51-52
• 7.2.2 电流参考模型52-53
• 7.2.3 自适应机构53
• 7.2.4 仿真结果分析53-54
• 7.3 基于无功功率的参数辨识仿真模型的搭建及仿真结果54-56
• 7.3.1 基于无功功率的参数辨识仿真模型54
• 7.3.2 仿真结果54-56
• 7.4 本章小结56-57
• 第八章 总结与展望57-58
• 参考文献58-60
• 致谢60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 陈德传,何旭亮;异步电动机T型等值电路参数估算的新方法探讨[J];电气传动自动化;2003年01期

2 余功军,钟彦儒,杨耕;无速度传感器矢量控制系统中的电机参数辨识[J];电气传动;1999年01期

3 周箴;万淑芸;王离九;;转子电阻变化对矢量控制的影响[J];电气自动化;1998年03期

4 林友杰;吴汉光;;异步电机等值电路参数计算的一种新方法[J];福州大学学报(自然科学版);2006年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 陆可;感应电机状态估计和参数辨识若干新方法研究[D];西南交通大学;2009年

本文编号：1068217