论文题目: 无速度传感器的异步电动机直接转矩控制的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 电力系统及其自动化
作者: 王德明
导师: 鞠平
关键词: 异步电动机,直接转矩控制,无速度传感器,模型参考自适应,离散空间向量调制,磁链观测器,数字信号处理器
文献来源: 河海大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文在异步电动机直接转矩控制系统无速度传感器的设计、定子磁链的观测、低速性能的提高以及系统高性能数字控制的实现等方面进行了广泛而深入的研究，采用TMS320LF2407DSP实现了无速度传感器的异步电动机直接转矩控制系统。 论文针对传统磁链观测方法的局限性，提出了一种新的定子磁链自适应磁链观测器，该观测器在观测定子磁链的同时也辨识了随温度变化的定、转子电阻，并观测出转子速度。通过数字仿真，其鲁棒性和观测效果得到充分的证实。在磁链观测器的基础上，依据波波夫稳定性理论和李雅普诺夫理论推导出自适应收敛率，设计出三种不同的自适应速度观测器，对这三种观测器进行对比研究，最后将一种简单实用的速度估计器与磁链观测器结合在一起应用于直接转矩控制系统中，并进行了仿真和实验研究。 在分析传统DTC的固有缺陷的基础上，提出了基于SVM矢量细分的直接转矩控制策略，提高了DTC的低速性能。将离散空间电压矢量调制技术应用到直接转矩控制中，每个周期分三个时间段，用三个电压矢量合成来增加电压矢量的数目，进而减少了转矩脉动。在此基础上，使用磁链五层和转矩双层滞环控制方案，进一步改进和优化开关表，扩大了调速范围，并且提高了控制性能。仿真和实验结果表明新的自适应速度观测器与磁链观测器结合在一起应用于直接转矩控制系统中，并将离散空间矢量调制技术(DSVM)加入直接转矩控制策略后，在保留传统DTC动态性能的情况下，提高了电机的低速转矩，并减小了转矩脉动和电磁噪声。该方案简单可靠，观测精度高。 最后，在控制系统的数字化实现以及实时软件的编制方面，进行了大量的理论与实践研究。采用C语言／汇编语言混合编程的方法，成功地完成了DSP实时控制软件的研制工作，实现了无速度传感器的异步电动机直接转矩控制系统的高性能控制。
论文目录:
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表示，在每个扇区内，可求得近似表示目标矢量
电压的两个基本电压开通持续的时间的公式。以
图4.14为例，目标空间电压矢量落在第1扇区里，
得到式(4.8)。
FZ(1 10)
厂.(1 00)
了=不+几+几
厂、哪
厂二
二廿厂，+
1’
(4 .8)
图4.14空间电压矢量的分解
兀·一T
了|llL
式中:T为一个控制周期，不，几为1扇区两基本空间电压矢量只、几持续时间
几为零矢量持续时间，V、可为目标空间电压矢量，分解后有下式:
只!二
一}厂
了}
eos 30
不
T
Vl}+x
(4 .9)
际丫
tan 600
=trfX
‘脚
z)’V
K
‘l|||||l|J、|l|、
其中Karcf、K介rf分别为目标空间电压矢量在a、刀轴的分量。
一，}二}}二}}二}2__
又知{V】卜】V 21一{V·卜亏屹c
可解得合成目标空间电压矢量的两基本空间电压矢量持续的时间为:
(4 .10)
不一命以呵一呱，
:·石命代阿
(4 .11)
式中气(，为母线直流电压。以此推导其他扇区，可得到空间电压矢量在各个扇区的
分解公式。设如下时间变量:
河海大学博十学位论文
ZK户。厂T
万气(.
“一合猛·去卿
一奇‘Karof一岩、、)
(4 .12)
则在每个扇区，组成扇区的两个空间电压矢量所作用的时间列在表4.3中。
表4.3各扇区作用矢量对应时间表
矶矶 矶X XXY YY不 不几 几
已已 已l ll2 22C CCa aa
888， ，2 223 33b bb一C CC
已已 已3 334 44a aa一b bb
氏氏 氏4 445 55一C CC一a aa
已已 已5 556 66一b bbC CC
氏氏 氏6 661 11一a aab bb
将初始八个空间电压矢量分成三类:奇数矢量
组S月[(100)，(010)，(001)]、偶数矢量组S。[(110)，
(011)，(101)]和零矢量组[S。(000)、57(111)]。
对于合成矢量的合成有多种方法，为了削弱谐波，
对某一合成空间电压矢量用如下开关序列产生:
S。、S月、S。·57、57、S。、S月、S。，以合
成第一扇区中心位置矢量为例，一个周期几内其矢
量导通顺序及各相导通关系如图4.巧，其中T0为零
llll ll{ {{{{ {{{{{{ll llll ll
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...JJJ二 二二二二 二. ..
lll{{{lI II!llllI IIl ll
lll}}}l} }}lIIIll lll ll
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日日. .. .. .. l ll
llll ll ll llllllllllllll
llll ll ll
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11 1110 .5只 只 只 只
图4.巧对称规则采样SVM波形图
矢量导通时间，不为空间电压矢量U，(100)的导通时间，几为空间电压矢量UZ(l 10)的导
通时间，且几一T0+不+爪。
无速度传感器的异步电动机直接转矩控制的研究
4.2.3基于SVM矢量细分的DTC的方法
在本章前面提到的矢量细分的改进的DTC控制方法中，非零空间电压矢量达到了12
个，此12个矢量将空间分为12个扇区，如图4.16所示。在这个基础上，运用空
发布时间: 2005-04-25
参考文献
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