基于机端虚拟磁链定向的异步电动机控制系统研究

发布时间：2017-09-16 18:03

  本文关键词：基于机端虚拟磁链定向的异步电动机控制系统研究

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【摘要】：异步电动机运行过程中工况条件的变化将导致电机相关参数发生变化,进而会影响对电机参数较为依赖的常规矢量控制和直接转矩控制系统的调速性能,因此,减小电机参数变化对控制算法的影响或者寻求一种高鲁棒性、稳定性以及通用性的调速方法成为了电机驱动领域的一个研究热点。为此,本文提出了一种基于机端虚拟磁链定向的异步电动机控制新方法,并对其性能以及改进方法进行分析,同时探讨了其在无速度传感器领域中的运用。首先对整个异步电动机调速系统进行建模分析,为控制算法的提出以及在MATLAB/Simulink系统中的仿真分析提供理论基础。然后通过对比异步电机交流调速方法得出随着参考位置由转子位置向机端位置外移,电机控制难度增加但控制系统稳定性和鲁棒性得到改善,并在此基础上设计了基于机端虚拟磁链定向的异步电动机控制系统。在分析状态观测器原理的基础上,提出了基于Lyapunov理论的滑模状态观测器进行转速估计,并采用常规矢量控制策略进行无速度传感器设计来验证所提速度观测方法的有效性。同时,将滑模状态观测器应用于机端虚拟磁链定向控制系统中,扩展了所提电机控制方法的使用范围。最后搭建了基于dSPACE的异步电动机变频调速系统实验平台,并利用该平台对所提控制方法进行实验分析,结果与仿真结果相吻合,验证了该实验平台的可行性,同时也表明了所提电机控制方法具有较好的鲁棒性、稳定性以及通用性。
【关键词】：异步电动机 机端虚拟磁链定向 无速度传感器 滑模状态观测器
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM343;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景及意义9
• 1.2 异步电机控制策略研究现状9-12
• 1.3 异步电机无速度传感器研究现状12-14
• 1.4 本文主要研究内容与技术路线14-15
• 第二章 机端虚拟磁链定向控制原理及实现15-27
• 2.1 引言15
• 2.2 异步电动机控制系统结构15-20
• 2.2.1 逆变器数学模型15-16
• 2.2.2 异步电动机数学模型16-20
• 2.3 异步电动机机端虚拟磁链定向系统设计20-22
• 2.3.1 机端虚拟磁链定向原理20-21
• 2.3.2 机端虚拟磁链定向控制系统结构21-22
• 2.4 仿真分析22-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 机端虚拟磁链定向控制系统的改进与性能分析27-37
• 3.1 引言27
• 3.2 纯积分环节的改进27-30
• 3.3 转矩内环的引入30-31
• 3.4 仿真分析31-36
• 3.4.1 变频滤波器仿真分析32-33
• 3.4.2 转矩观测器仿真分析33-34
• 3.4.3 控制系统性能仿真分析34-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 滑模状态观测器设计37-43
• 4.1 引言37
• 4.2 滑模状态观测器的设计37-39
• 4.3 仿真结果分析39-42
• 4.3.1 转子磁链定向控制系统仿真分析39-41
• 4.3.2 机端虚拟磁链定向控制系统仿真分析41-42
• 4.4 本章小结42-43
• 第五章 实验平台搭建与结果分析43-55
• 5.1 引言43
• 5.2 基于dSPACE的异步电动机变频调速系统实验平台构建43-48
• 5.2.1 控制器43-44
• 5.2.2 主电路44-45
• 5.2.3 光耦隔离电路45
• 5.2.4 信号采集电路45-46
• 5.2.5 故障保护电路46-47
• 5.2.6 继电保护电路47-48
• 5.3 基于dSPACE的机端虚拟磁链定向控制系统实时实验分析48-53
• 5.3.1 改进后机端虚拟磁链定向控制系统实验分析48-52
• 5.3.2 无速度传感器控制系统实验分析52-53
• 5.4 本章小结53-55
• 结论55-56
• 参考文献56-60
• 附录60-62
• 致谢62-63
• 作者攻读硕士学位期间的学术成果63

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