基于模型设计的异步电机无速度传感器矢量控制方法研究
发布时间：2021-11-12 01:27
电机和控制器作为电动汽车驱动系统的关键部件之一,也是目前的研究核心。高性能的异步电机控制技术需要提供电机转速信号,但是编码器等速度传感器的安装不仅增加了成本,还会使系统可靠性降低。异步电机DSP的控制代码大都采用人工手写的方式,在算法模型仿真成功以后,人工进行寄存器的配置操作,在控制代码规模不断增大的情况下,这种方法不仅效率低,可移植性差,而且错误在所难免。这两个问题将会制约电动汽车行业的快速发展,针对以上问题,本文对无速度传感器技术以及基于模型设计的自动代码生成技术进行研究。根据坐标变换得到的异步电机在同步旋转坐标系下的方程,研究了基于转子磁场定向的矢量控制算法,在此基础上进行了PI调节器参数的设计。因为所使用的三角形异步电机的调制算法与传统的星形异步电机有所不同,所以详细推导了三角形接法异步电机SVPWM技术,分析其死区效应,提出了一种新型死区补偿策略,该策略在线电流非过零区域采用单桥臂驱动的方式消除死区,在线电流过零区域则采用正常的驱动方式,并按照脉冲等效时间补偿法进行死区补偿。在分析现有无速度传感器技术的磁链和转速估算的基础上,详细分析了基于定子电流误差的全阶状态观测器算法,针...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 异步电机控制现状
1.2.1 传统异步电机控制技术
1.2.2 无速度传感器控制技术
1.3 基于模型的设计应用现状
1.3.1 基于模型的设计的优点
1.3.2 基于模型的设计应用实例
1.4 本文主要内容
2 异步电机模型及矢量控制
2.1 异步电机数学模型
2.1.1 三相静止坐标系下的异步电机的数学模型
2.1.2 两相静止坐标系下的异步电机的数学模型
2.1.3 同步旋转坐标系下的异步电机的数学模型
2.2 矢量控制基本原理
2.2.1 转子磁场定向原理
2.2.2 电压解耦控制器
2.3 PI调节器参数设计
2.3.1 电流环PI调节器参数设计
2.3.2 速度环PI调节器参数设计
2.4 本章小结
3 三角形接法异步电机空间矢量脉宽调制技术
3.1 异步电机不同接法时的基本电压矢量
3.1.1 逆变器的开关状态
3.1.2 星形接法时的基本电压矢量
3.1.3 三角形接法时的基本电压矢量
3.2 三角形接法SVPWM算法
3.2.1 扇区划分及扇区号确定
3.2.2 基本电压矢量作用时间
3.2.3 基本电压矢量切换时间
3.3 死区效应及其补偿策略
3.3.1 电压误差分析
3.3.2 死区补偿策略
3.4 仿真验证
3.4.1 电流波形分析
3.4.2 磁链观测影响分析
3.5 本章小结
4 基于全阶状态观测器的磁链和转速观测
4.1 转子磁链的电流模型
4.2 转子磁链的电压模型
4.3 全阶状态观测器
4.3.1 状态观测器原理
4.3.2 异步电机的全阶状态观测器
4.3.3 求解增益矩阵
4.3.4 新型增益矩阵
4.3.5 转速估算
4.4 仿真验证
4.4.1 电机空载运行
4.4.2 电机恒负载运行
4.5 本章小结
5 基于模型设计的软件设计与系统实验验证
5.1 基于模型设计的异步电机软件设计
5.1.1 基于模型的设计开发流程
5.1.2 ADC采样电路及其代码模型
5.1.3 空间矢量脉宽调制代码模型
5.1.4 磁链和转速观测代码模型
5.1.5 档位检测电路及其代码模型
5.1.6 系统集成
5.2 模型验证及代码自动生成
5.2.1 模型验证
5.2.2 代码自动生成
5.3 系统实验验证
5.3.1 .实验平台
5.3.2 死区补偿实验结果分析
5.3.3 磁链角度实验结果分析
5.3.4 电机控制系统实验结果分析
5.4 本章小结
6 总结和展望
6.1 本文工作总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
附录
A.作者在攻读学位期间发表的论文目录
本文编号：3489930
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 异步电机控制现状
1.2.1 传统异步电机控制技术
1.2.2 无速度传感器控制技术
1.3 基于模型的设计应用现状
1.3.1 基于模型的设计的优点
1.3.2 基于模型的设计应用实例
1.4 本文主要内容
2 异步电机模型及矢量控制
2.1 异步电机数学模型
2.1.1 三相静止坐标系下的异步电机的数学模型
2.1.2 两相静止坐标系下的异步电机的数学模型
2.1.3 同步旋转坐标系下的异步电机的数学模型
2.2 矢量控制基本原理
2.2.1 转子磁场定向原理
2.2.2 电压解耦控制器
2.3 PI调节器参数设计
2.3.1 电流环PI调节器参数设计
2.3.2 速度环PI调节器参数设计
2.4 本章小结
3 三角形接法异步电机空间矢量脉宽调制技术
3.1 异步电机不同接法时的基本电压矢量
3.1.1 逆变器的开关状态
3.1.2 星形接法时的基本电压矢量
3.1.3 三角形接法时的基本电压矢量
3.2 三角形接法SVPWM算法
3.2.1 扇区划分及扇区号确定
3.2.2 基本电压矢量作用时间
3.2.3 基本电压矢量切换时间
3.3 死区效应及其补偿策略
3.3.1 电压误差分析
3.3.2 死区补偿策略
3.4 仿真验证
3.4.1 电流波形分析
3.4.2 磁链观测影响分析
3.5 本章小结
4 基于全阶状态观测器的磁链和转速观测
4.1 转子磁链的电流模型
4.2 转子磁链的电压模型
4.3 全阶状态观测器
4.3.1 状态观测器原理
4.3.2 异步电机的全阶状态观测器
4.3.3 求解增益矩阵
4.3.4 新型增益矩阵
4.3.5 转速估算
4.4 仿真验证
4.4.1 电机空载运行
4.4.2 电机恒负载运行
4.5 本章小结
5 基于模型设计的软件设计与系统实验验证
5.1 基于模型设计的异步电机软件设计
5.1.1 基于模型的设计开发流程
5.1.2 ADC采样电路及其代码模型
5.1.3 空间矢量脉宽调制代码模型
5.1.4 磁链和转速观测代码模型
5.1.5 档位检测电路及其代码模型
5.1.6 系统集成
5.2 模型验证及代码自动生成
5.2.1 模型验证
5.2.2 代码自动生成
5.3 系统实验验证
5.3.1 .实验平台
5.3.2 死区补偿实验结果分析
5.3.3 磁链角度实验结果分析
5.3.4 电机控制系统实验结果分析
5.4 本章小结
6 总结和展望
6.1 本文工作总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
附录
A.作者在攻读学位期间发表的论文目录
本文编号：3489930
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3489930.html
