异步电机矢量控制中的参数辨识研究

论文摘要

交流异步电机的磁场定向矢量控制技术是交流传动中一个重要的研究课题,它的本质是通过坐标变换,将定子电流中的转矩分量和励磁分量独立开来,分别控制,从而巧妙地实现了异步电机转矩和磁通的解耦和控制。在磁场定向控制中,转子磁通的检测精度与电动机的参数密切相关,电动机参数的准确程度不仅影响磁通的大小,而且还影响磁场的准确定向,因此,系统的控制质量在很大程度上依赖于电动机参数的正确程度。要实现一台异步电机的矢量控制,首先要辨识出其参数,论文在异步电动机数学模型的基础上,研究了异步电动机T型等效电路的参数辨识问题,实现了一种参数离线自检测的方法,仿真实验验证了该方法的正确性。已有的大多数矢量控制系统都是基于转子磁通反馈来实现的,由于在磁链闭环控制系统中,转子磁通的检测精度与转子时间常数相关。因此系统在运行过程中,由于稳升、磁场饱和等原因导致转子时间常数发生变化时,会影响控制系统的动静态性能。目前测定转子时间常数的方法主要有卡尔曼滤波法、模型参考自适应法等。这些都需要进行大量的实时计算,他们的共同缺点-对于定子电阻的依赖,使它们在高性能驱动控制应用方面不能尽如人意。本文通过对转子磁场定向中电压方程式的研究,以消除转子时间常数算式对于定、转子电阻的依赖为目的,经过严格的数学推导得出一种新的可应用于转子磁场定向矢量控制的转子时间常数的测算方法,并利用MATLAB仿真证实了该方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 交流调速技术的发展
• 1.1.1 交流调速的诞生
• 1.1.2 硬件技术的发展
• 1.1.3 高性能的异步电机控制方法
• 1.2 磁场定向矢量控制技术发展现状
• 1.2.1 矢量控制系统常用的方案
• 1.2.2 磁链和转速的估计问题
• 1.2.3 电机参数辨识问题
• 1.3 论文研究的主要内容和结构安排
• 1.3.1 论文的主要内容
• 1.3.2 论文的结构安排
• 本章小结
• 第二章 异步电机参数辨识理论基础
• 2.1 矢量控制交流调速的提出
• 2.2 矢量控制变频调速的基本思想
• 2.3 三相坐标系统异步电动机的动态数学模型
• 2.3.1 坐标变换和变换矩阵
• 2.3.2 三相异步电机在两相静止坐标系的数学模型
• 2.3.3 三相异步电机在两相旋转坐标系下的数学模型
• 2.3.4 三相异步电机按转子磁场定向的矢量控制数学模型
• 2.4 异步电机参数辨识方法
• 2.5 对称分量法
• 本章小结
• 第三章 异步电机静态参数辨识
• 3.1 静态参数辨识概述
• 3.2 参数辨识原理
• 3.2.1 交流输入
• 3.2.2 直流输入
• 3.3 静态参数辨识仿真研究
• 3.3.1 仿真电路实现原理
• 3.3.2 交流输入仿真
• 3.3.3 直流输入仿真
• 3.3.4 仿真结果及分析
• 3.4 实验研究
• 本章小结
• 第四章 矢量控制系统中的电机参数在线辨识研究
• 4.1 转子时间常数变化对于矢量控制的影响
• 4.1.1 转子时间常数变化对转子磁链的影响
• 4.1.2 转子时间常数变化对输出转矩的影响
• 4.2 改进的转子磁场定向矢量控制方法
• 4.2.1 转子时间常数测算新方法
• 4.2.2 磁链的估算
• 4.2.3 控制系统的调整
• 4.3 改进型矢量控制系统的计算机仿真
• 4.3.1 磁链观测模型
• 4.3.2 转子时间常数观测模型
• 4.3.3 改进型矢量控制系统的MATLAB 模型
• 4.3.4 仿真实验及结果分析
• 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢