异步电机矢量控制与参数辨识研究

发布时间：2019-09-20 01:48

【摘要】：当前随着环境和能源问题日趋严峻，电动汽车逐渐成为各国研究的热点。电机驱动控制系统是电动汽车的核心部件之一，异步电机因其结构简单、制造容易、维修工作量小等优点，在电动汽车中得到了广泛的应用，作为美国新兴的电动车行业领军者特斯拉所采用的就是异步电机。目前，用于异步电机的控制方式主要是基于动态模型的矢量控制和直接转矩控制，矢量控制根据磁场定向，将定子电流分解为励磁分量和转矩分量，使得磁链和转矩控制相互解耦，具有良好的静动态性能。但是，矢量控制对电机参数依赖较大，尤其是转子时间常数，在电机运行过程中，由于温度变化或者磁场饱和等原因，会导致转子时间常数发生较大变化，影响磁场定向。论文主要对矢量控制及参数辨识进行研究，首先介绍了矢量控制的基本原理，对按照转子磁场定向矢量控制系统中的各主要部分进行了分析推导，在此基础之上再对参数辨识进行研究。异步电机参数辨识可分为离线辨识和在线辨识，论文先讨论了通过传统的堵转和空载实验测试电机参数的方法，受现场条件限制该方法往往不便于进行，针对该缺点，论文采用了一种基于变频器-电机系统的异步电机参数离线辨识方法，在电机运行之前，控制器执行一套辨识程序，对电机施加特定的激励，通过分析检测到的电机的响应便可得到电机的参数。电机在运行过程中参数变化会影响矢量控制的性能，通过理论和仿真分析了转子时间常数变化对矢量控制静、动态性能的影响，阐明了参数辨识的重要性。为了抑制参数变化对矢量控制系统性能造成不良影响，，论文采用模型参考自适应的方法对转子时间常数进行在线辨识，该方法的关键在于模型的选取和自适应律的确定，结合电机的转子磁链模型，采用Popov稳定性理论，推导了一种基于转子磁链模型的转子时间常数辨识方法，该方法易于实现，但其精度受定子电阻和纯积分环节的影响，针对此问题，论文研究了一种只含有定子电压和电流所构成的参考模型，该方法克服了模型参考自适应方法对参数的较大依赖性以及在低速轻载时无法辨识参数的缺点，然后在MATLAB/Simulink环境下对两种方式进行了仿真研究，结果证明了该方法的正确性和可行性。实验系统采用TI公司生产的DSP芯片TMS320F28035为核心设计硬件控制系统，采用C语言和模块化编程的方式设计软件系统，在CCS3.3环境下完成软件设计和调试。通过实验结果验证本文所设计系统的有效性，最后，对实验结果进行了分析，并提出了进一步改进的意见。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM343

【参考文献】