基于电压型磁链观测器的异步电机直接转矩预测控制

发布时间：2017-12-24 11:34

  本文关键词：基于电压型磁链观测器的异步电机直接转矩预测控制　出处：《湖南大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：异步电机具有结构简单、噪声小、成本低、稳定性好等优点,一直以来都是传动控制领域的研究热点。交流调速控制领域从压频比控制、转差频率控制发展到矢量控制、直接转矩控制,其控制效果越来越优良。直接转矩控制以其结构简单、对电机参数依赖小、快速动态响应等优点,成为交流传动领域发展迅速的一种高性能控制技术。然而,其在低速时磁链、转矩脉动较大,以及定子磁链准确度不高等问题一直阻碍着异步电机直接转矩控制技术在工业领域的广泛应用。异步电机直接转矩控制是直接将磁链和电磁转矩作为控制变量,故定子磁链的准确观测关系到控制性能的好坏。定子磁链观测的主要问题是低速动静态性能较差,为进一步分析问题原因,对传统定子磁链观测器进行深入研究。分析直流漂移、截止频率、定子角频率等因素对基于传统低通滤波器的电压模型磁链观测器的影响。理论推导了低通滤波改进纯积分算法,在此基础上对低通滤波器进行幅值和相位的补偿,考虑到截止频率附近的动态性差问题,提出可编程的截止频率低通滤波算法,分析定子角频率误差对磁链观测性能的影响,针对定子角频率误差进行补偿从而提出一种改进的可编程低通滤波器算法。在MATLAB/Simulink上建立异步电机直接转矩控制模型,通过仿真对文中涉及的优化低通滤波器理论推导进行了分析论证。转矩脉动大是直接转矩控制面临的另一技术难点,传统的直接转矩控制存在磁链和转矩滞环宽度使得系统存在转矩脉动。然而通过减小滞环宽度来抑制转矩脉动的方法,会相应的提高开关频率,导致开关损耗增大,使得控制系统负荷加大。针对脉动大问题,本文将预测算法引入直接转矩控制系统中,分析原有的预测电流控制策略,并在此基础上,提出基于转子磁链近似来选取最佳空间电压矢量,分析得到该方法能保持恒定开关频率的前提下,起到降低转矩脉动的效果。通过Simulink仿真平台验证了方法的正确性和可行性。最后,通过搭建基于DSP芯片的驱动系统实验平台,详细介绍了硬件电路设计,阐述了运用C语言进行的模块化软件开发,以及各个中断和功能的流程框图。通过实验数据和实验波形进一步验证了本文所提出的控制算法的优越性。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM343;TP273
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本文编号：1328232