论文摘要
各种高性能的交流电机变频调速系统已经广泛应用于工农业生产,磁链估计和参数辨识,作为高性能变频调速传动的关键技术,已成为各国学者研究的热点。本文对感应电机参数辨识的研究正是基于这一背景。本文简要概述现有的不同电机参数辨识方案,分析比较了各种策略的优缺点,在此基础上结合模型参考自适应系统和自适应控制和卡尔曼滤波器两者的优点,在Matlab/Simulink软件环境下分别搭建了感应电机基于模型参考方法的参数辨识模型和基于扩展卡尔曼滤波器的感应电机矢量控制系统转子电阻辨识模型,并对它们做了详细的仿真实验。首先,介绍了感应电机在不同坐标系的状态空间方程及坐标变换理论,其次,文中研究了基于李雅普诺夫(Lypunov)稳定性理论的模型参考自适应的参数辨识方法,通过选择Lypunov函数和辨识参数的自适应律,根据自适应规律动态调整可调模型的参数,使其逐渐收敛到真值。当满足充分激励条件时可以同时辨识电动机的参数有定子电阻R s、转子电阻R r、定子电感L s、转子电感L r,其余参数如漏感系数δ和转子时间常数Tr可通过计算公式求得。本文分别研究了在定子坐标系下和转子坐标系下基于模型参考方法的参数辨识,推导了系统的Lypunov函数和参数的自适应律,从理论上证明了参数的收敛性,基于Matlab/Simulink进行了仿真,并讨论了该方法在转速小范围内波动时,参数也能较好地收敛到真值。仿真结果表明这种方法正确有效。再次,由于感应电机的转子电阻是电机控制系统中变化最为明显的参数之一,因此准确、快速辨识转子电阻是提高矢量控制系统的鲁棒性研究的重点。研究了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)实现感应电机转子电阻估计的方法,该方法采用感应电机的双闭环矢量控制策略,通过测量电机定子电压、电流及电机转速辨识电机转子电阻。在Matlab/Simulink建立系统仿真模型,并分析了转子电阻变化对转速的影响,结果验证了该算法的有效性和准确性。最后,利用示波器采集卡对电动机实际运行过程进行采样,得到电动机的稳态运行定子电压、定子电流和转速数据,对采集到的电压、电流进行了频谱分析和滤波处理,并导入模型参考自适应方法中的估计可调模型,计算结果验证了辨识参数都有较好的收敛性。