基于参数辨识的磁场定向控制交流调速实验平台研究

发布时间：2017-09-19 04:18

  本文关键词：基于参数辨识的磁场定向控制交流调速实验平台研究

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【摘要】：电力电子技术的发展为交流调速系统的闭环控制实现提供了保障,矢量控制是目前应用最广泛的控制策略之一,通过坐标变换和磁场定向,使电机的励磁分量和转矩分量解耦,这样就能够独立控制上述两个分量,从而获得类似直流电机优异的调速性能。磁场定向实现的关键是获得转子磁链的信息,目前虽然能够采用间接法实现磁链的观测,但是其精度会随着电机参数变化而失准,解耦关系被破坏,进而导致系统性能下降甚至失调。而随着工况、温度、磁饱和等因素的影响,电机参数会发生不可预知的变化。针对这种情况,本文在传统的矢量控制调速系统中加入了参数辨识功能,主要做了如下几个方面的工作:首先,分析了坐标变换的原理,构建了三相异步电机在不同坐标系下的数学模型,研究了基于转子磁场定向的矢量控制策略,并对系统中涉及的SVPWM调制方法和磁链观测技术做了详细分析。针对电机参数对系统性能的不良影响,提出了在本实验平台磁场定向控制算法上加入电机参数在线辨识方法,研究一种基于模型参考自适应的转子时间常数在线辨识方法,在分析稳定性和自适应率的基础上,构建了具有参数辨识功能的异步电机磁场定向控制模型。设计了电机驱动系统的主电路、保护电路和控制电路等硬件环节。用智能功率模块IPM取代传统的分立元件,简化了电路结构并且提高了系统的可靠性,用PCI总线设计的运动控制电路,实现了PC机与DSP之间的通信,能够有效利用两者的优势,实现开放型实验平台要求。在MATLAB/simulink环境下对具有参数辨识功能的矢量控制系统仿真分析,证明了该系统的可行性。以开放型实验平台为基础,在Visual C++环境下设计了人机交互界面,编写了具有参数辨识功能的磁场定向控制优化算法;实验结果表明,该方法能够防止参数变化对系统产生的影响,具有良好的动静态特性。
【关键词】：交流调速系统 转子磁场定向 运动控制电路 参数辨识 模型参考自适应
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM343
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及研究意义9-10
• 1.2 变频调速控制的发展现状10-13
• 1.2.1 矢量控制10-11
• 1.2.2 直接转矩控制11-12
• 1.2.3 国内外文献综述12-13
• 1.3 电机参数辨识方法的研究现状13-15
• 1.3.1 离线辨识的研究现状13-14
• 1.3.2 在线辨识的研究现状14-15
• 1.4 本课题的主要研究内容15-16
• 第2章 基于参数辨识的磁场定向控制策略16-35
• 2.1 引言16
• 2.2 坐标变换16-18
• 2.3 不同坐标系下异步电机的数学模型18-21
• 2.4 转子磁场定向的矢量控制系统实现原理21-26
• 2.4.1 转子磁链观测模型22-23
• 2.4.2 SVPWM调制原理23-25
• 2.4.3 电压重构原理25-26
• 2.5 基于转子时间常数辨识的磁场定向控制策略26-32
• 2.5.1 参数变化对系统性能的影响分析26
• 2.5.2 设计MRAS系统的理论基础26-28
• 2.5.3 基于转子时间常数参数辨识的磁场定向控制系统28-32
• 2.6 仿真分析32-34
• 2.7 章小结34-35
• 第3章 异步电机变频调速系统硬件设计35-46
• 3.1 引言35
• 3.2 异步电机变频调速系统硬件设计方案35-36
• 3.3 整流电路的设计36-37
• 3.4 逆变电路的设计37-41
• 3.4.1 自举电路的设计38-39
• 3.4.2 短路保护电路的设计39-40
• 3.4.3 输入隔离电路的设计40
• 3.4.4 故障输出电路的设计40-41
• 3.5 基于DSP的控制电路设计41-44
• 3.5.1 PCI总线及其接口电路的实现42
• 3.5.2 检测电路的设计42-44
• 3.6 实验结果分析44-45
• 3.7 本章小结45-46
• 第4章 异步电机变频调速系统软件设计46-57
• 4.1 引言46
• 4.2 系统主程序的软件实现46-48
• 4.3 数据的格式处理48-51
• 4.4 SVPWM控制的数字实现51-53
• 4.5 参数辨识的程序设计53-56
• 4.5.1 转子时间常数在线辨识的数字实现53-54
• 4.5.2 转子磁链角度的计算54-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第5章 基于参数辨识的磁场定向控制系统仿真与实验57-64
• 5.1 引言57
• 5.2 基于Matlab/Simulink的参数辨识控制系统仿真57-59
• 5.2.1 仿真模型的搭建57-58
• 5.2.2 仿真结果分析58-59
• 5.3 实验验证59-63
• 5.3.1 空载启动实验60-61
• 5.3.2 动态调速实验61-62
• 5.3.3 电机带载运行实验62-63
• 5.4 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果69-71
• 致谢71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 汪浩洋;邱瑞昌;赵晓红;;基于DSP的异步电机无速度传感器矢量控制[J];电力电子技术;2010年04期

2 李汉强;矢量控制异步电机等效电路及其参数变化因素分析[J];武汉交通科技大学学报;1999年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 高德艳;基于模型参考自适应系统的SVM-DTC变频调速研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

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本文编号：879443