基于无速度传感器的异步电机矢量控制

发布时间：2017-07-14 19:11

  本文关键词：基于无速度传感器的异步电机矢量控制

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【摘要】：交流调速系统综合了电机学、电力电子技术和计算机控制理论等相关学科知识。由于异步电机具有非线性、强耦合的特性,异步电机的调速性能曾经一度无法超越甚至比拟直流电机,进而限制了异步电机在高性能工业生产场合的应用与发展。矢量控制技术的提出与发展,为异步电机高性能的调速系统提供了有力的理论依据。矢量控制需要电机实时转速信息作为反馈量,一般使用光电编码器进行转速辨识,但是有些恶劣的工业场合限制了编码器的使用。随着实际应用的需要,越来越多的人们将精力放在了无速度传感器的速度辨识方法研究上,使得无速度传感器的异步电机矢量控制在近些年得到了一定程度的发展。本文首先对电机控制方式与无速度传感器速度估计的几种主要方法进行了比对介绍。通过分析比较各种方法的优劣,制定了由模型参考自适应(MRAS)和矢量控制组成的控制方案,相应的对这两部分进行原理介绍和模型分析。对于传统的基于转子磁链模型的MRAS参考模型含有不稳定的纯积分环节这一问题,提出了使用低通滤波器代替纯积分环节并加以补偿。另外通过建立不含有纯积分环节的参考模型,介绍两种新的MRAS转速估计方法。考虑到实际电机电流采样中存在的噪声干扰,提出了跟踪微分器和形态滤波两种软件滤波方式,并通过仿真分析比较两者的滤波效果。基于以上的理论分析与研究,在Simulink环境下建立了异步电机无速度传感器矢量控制系统的仿真模型,并对仿真结果进行了分析。最终在以DSP TMS320F28335为控制芯片的硬件系统上实现了无速度传感器的异步电机矢量控制,并对实验结果进行分析说明,电机调速系统的性能可以满足实际应用要求。
【关键词】：矢量控制 无速度传感器 异步电机 MRAS
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM343
【目录】：

• 中文摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究目的与意义10-11
• 1.2 研究现状与发展趋势11-13
• 1.2.1 异步电机控制策略11-12
• 1.2.2 无速度传感器速度估计方法12-13
• 1.3 主要研究内容13-15
• 第二章 异步电机的矢量控制15-32
• 2.1 矢量控制原理15-17
• 2.2 矢量坐标变换17-19
• 2.2.1 CLARK变换17-18
• 2.2.2 PARK变换18-19
• 2.3 异步电机数学模型19-23
• 2.3.1 ABC坐标系下异步电机数学模型19-21
• 2.3.2 αβ坐标系下异步电机数学模型21-22
• 2.3.3 dq坐标系下异步电机数学模型22-23
• 2.4 闭环矢量控制系统23-26
• 2.4.1 闭环矢量控制系统介绍23-24
• 2.4.2 闭环矢量控制方式24-26
• 2.5 电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术26-32
• 2.5.1 空间矢量的定义26-27
• 2.5.2 SVPWM的实现27-32
• 第三章 基于模型参考自适应的速度辨识32-45
• 3.1 基于转子磁链的MRAS速度估计原理33
• 3.2 基于转子磁链的MRAS不足及改进方法33-37
• 3.2.1 改进的基于转子磁链的MRAS34-36
• 3.2.2 基于感应电压的转速估计方法36
• 3.2.3 基于感应电压和定子电流的转速估计方法36-37
• 3.3 改善定子电流采样质量的研究37-45
• 3.3.1 跟踪微分滤波器38-40
• 3.3.2 形态滤波器40-45
• 第四章 异步电机无速度传感器矢量控制系统仿真与设计45-54
• 4.1 Simulink环境下的系统设计45-49
• 4.1.1 电机模块45-46
• 4.1.2 坐标变换模块46
• 4.1.3 PI模块46-47
• 4.1.4 SVPWM模块47-48
• 4.1.5 磁链补偿模块48
• 4.1.6 角度计算模块48-49
• 4.1.7 转速估计模块49
• 4.2 模块仿真及结果分析49-51
• 4.2.1 磁链补偿模块仿真49-50
• 4.2.2 转速估计模块仿真50-51
• 4.3 系统仿真及结果分析51-54
• 第五章 异步电机无速度传感器矢量控制系统的实现54-66
• 5.1 系统硬件设计54-57
• 5.1.1 控制电路54-55
• 5.1.2 驱动逆变电路55-56
• 5.1.3 采样电路56-57
• 5.2 系统软件设计57-62
• 5.2.1 软件开发环境CCS57-58
• 5.2.2 主程序58-59
• 5.2.3 中断服务程序59-62
• 5.3 实验结果及分析62-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 工作总结66-67
• 6.2 不足与展望67-68
• 参考文献68-71
• 致谢71-72
• 附件72

【参考文献】

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 刘军锋;定子磁场定向无速度传感器系统研究与开发[D];华中科技大学;2006年

2 朝泽云;无速度传感器矢量控制系统的若干问题研究[D];华中科技大学;2007年

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本文编号：542298