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异步电机无速度传感器矢量控制系统研究

作　者: 史增树
导　师: 王远波
学　校: 西南交通大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 异步电机无速度传感器矢量控制转速估计转子磁链观测模型参考自适应系统人工神经网络参数辨识模糊逻辑数字信号处理器(DSP)
分类号: TM343
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 5次
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内容摘要

本文针对异步电机这样一个多变量的、强耦合、参数时变的复杂非线性系统,系统地研究了异步电机参数辨识与状态估计方法,并给出了异步电机的全数字控制方案,设计了数字控制系统的硬件和软件。转子磁场定向控制使交流调速系统的性能产生了质的飞跃,异步电机无速度传感器矢量控制更是增加了系统的简易性和鲁棒性,这种系统需解决两个问题:转速的估计和转子磁链的观测。在前人研究的基础上,本文应用基于超稳定性理论的模型参考自适应系统,对无速度传感器矢量控制系统的转速估计和转子磁链观测进行研究,并考虑电机定转子参数的时变性,对电机的一些定、转子参数进行实时辨识,以保持系统的动、静态性能。对系统的仿真实验表明,基于模型参考自适应系统的矢量控制系统具有较好的静态和动态性能。此外,本文在第三章中还重点的讲述了利用模糊逻辑控制和人工神经网络控制分别对定、转子电阻估计的方法。模糊逻辑控制可以有效的避免对系统建立准确的数学模型,而人工神经网络具有超强的学习能力,这些人工智能方法将成为参数辨识的强有力的工具,通过仿真表明这两种方法具有较好的动、静态特性。最后,本文给出了一种基于数字信号处理器的异步电机电机数字控制系统实现方案。对控制系统的硬、软件进行了优化设计,从而保证了系统控制的实时性和安全性;并在TMS320F2812上实现了控制系统的软件的编写,实现了异步电机全数字化控制。

全文目录

第1章绪论  9-16
  1.1 交流电气传动技术的发展概况  9-10
  1.2 矢量控制的现状  10-14
    1.2.1 无速度传感器矢量控制系统  11
    1.2.2 无速度传感器矢量控制系统的速度估算方法  11-13
    1.2.3 电机参数的在线辨识  13-14
  1.3 课题的研究背景及其意义  14-15
  1.4 本课题的主要内容  15-16
第2章异步电机的矢量控制  16-29
  2.1 异步电机在三相静止坐标系下的数学模型  16-18
  2.2 坐标变换及其数学模型  18-20
    2.2.1 三相静止到两相静止的变换  18-19
    2.2.2 两相静止到两相旋转的变换  19
    2.2.3 三相静止到两相旋转的变换  19
    2.2.4 异步电机在两相静止坐标系下的数学模型  19-20
    2.2.5 异步电机在两相旋转坐标系下的数学模型  20
  2.3 矢量控制的原理  20-23
    2.3.1 矢量控制的构想  20-21
    2.3.2 矢量控制的基本方程  21-23
  2.4 空间电压矢量法  23-29
    2.4.1 空间电压矢量法的基本原理  23-26
    2.4.2 空间电压矢量法的实现方法  26-28
    2.4.3 空间电压矢量在Matlab中的实现  28-29
第3章异步电机的参数辨识和速度估计  29-56
  3.1 电机参数对异步电机矢量控制系统的影响  29-31
    3.1.1 定子电阻对矢量控制系统的影响  30
    3.1.2 转子电阻对矢量控制系统的影响  30-31
  3.2 定子电阻在线辨识  31-39
    3.2.1 基于模型参考自适应的定子电阻在线辨识  31-34
    3.2.2 基于模糊逻辑控制的定子电阻在线辨识  34-39
  3.3 基于神经网络的转子电阻在线辨识  39-44
    3.3.1 人工神经网络在转子电阻辨识中的建模  40-42
    3.3.2 前馈神经网络的训练  42-43
    3.3.3 基于人工神经网络的转子电阻在线辨识仿真模型  43-44
  3.4 基于模型参考自适应的速度在线估计  44-48
    3.4.1 自适应降阶磁链观测器  45-47
    3.4.2 速度估计的自适应率  47-48
  3.5 矢量控制系统仿真  48-56
    3.5.1 参数恒定时的速度辨识  49-50
    3.5.2 有速度传感器的电机参数在线辨识  50-53
    3.5.3 转子速度和定子电阻的同时辨识  53-56
第4章基于TMS320F2812控制系统的设计  56-64
  4.1 TMS320F2812芯片的介绍  57-60
  4.2 故障保护电路  60-62
    4.2.1 过流保护  60-61
    4.2.2 三相电压缺相保护  61-62
    4.2.3 过热保护  62
  4.3 信号隔离电路  62-64
    4.3.1 开关信号的隔离  62-63
    4.3.2 模拟信号的隔离  63-64
第5章系统软件设计和实现  64-74
  5.1 定点DSP的数值处理  64-65
  5.2 电机标幺制模型  65-66
  5.3 软件的编写  66-74
    5.3.1 主程序流程图  66-67
    5.3.2 定时器中断服务程序  67-68
    5.3.3 PI调节模块  68-69
    5.3.4 空间电压矢量法  69-74
结论  74-75
致谢  75-76
参考文献  76-80
攻读硕士学位期间发表的论文  80

异步电机无速度传感器矢量控制系统研究

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