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感应电机无速度传感器弱磁控制研究

作　者: 莫瑜章
导　师: 陆益民
学　校: 广西大学
专　业: 电机与电器
关键词: 扩展卡尔曼滤波器感应电机弱磁控制限幅
分类号: TM346
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本为以扩展卡尔曼滤波器(EKF)理论为基础,感应电机为控制对象,重点研究感应电机无速度传感器弱磁控制的工作情况。首先,本文介绍感应电机数学模型,弱磁区电机受到电压和电流的限制。以提高电机在弱磁控制区域动态特性目的,使电流和电压在弱磁控制区限幅,提出弱磁控制方法。通过分析电机在弱磁状态下的限制条件,电流、电压和转矩的变化情况。主要讨论几个关键问题,如d轴电流的产生和控制,q轴电流在基速区、弱磁控制区间一和区间二在内的三个区域的具体限幅策略,以及电压限幅大小和解耦方法,q轴电流限幅变化和制动状态对电机的影响。对该弱磁控制方法进行仿真验证,结果显示该弱磁控制方法是有效的。此外,利用无速度传感器理论,设计并建立扩展卡尔曼滤波器实现对转速的估计并利用估计转速并结合电流计算转子磁链和位置角度,建立EKF估计转速过程中优先考虑在低速过程中转动惯量对EKF的影响效果。为测试EKF估计的动态特性达到要求,在EKF估计转速系统中,考虑电机定子和转子的改变对转速估计的跟踪效果和收敛性的影响。文中也就EKF内部设置不同的协噪声方差参数对转速估计产生的影响进行研究。结合弱磁控制方法,建立无速度传感器弱磁控制系统进行仿真验证,证明在电机在弱磁运行过程中,EKF算法是可用的。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-14
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 无速度传感器技术研究进展  10-11
  1.3 电机的弱磁控制技术  11-12
  1.4 本文主要内容  12-14
第二章感应电机的磁场定向矢量控制  14-24
  2.1 坐标变换  14-15
  2.2 矢量控制策略  15-16
  2.3 数学模型  16-20
    2.3.1 三相静止坐标系  16-18
    2.3.2 两相旋转坐标系  18-19
    2.3.3 两相静止坐标系  19-20
  2.4 磁场定向的矢量控制系统  20-21
  2.5 矢量控制仿真研究  21-23
    2.5.1 仿真的建立  21-22
    2.5.2 仿真结果  22-23
  2.6 本章小结  23-24
第三章弱磁控制  24-37
  3.1 电机运行状态分析  24
  3.2 弱磁限制条件分析  24-25
  3.3 弱磁区间分析  25-27
  3.4 弱磁控制方法研究  27-30
    3.4.1 q轴电流限幅  27-28
    3.4.2 d轴电流值  28-29
    3.4.3 电压限幅的策略  29
    3.4.4 解耦控制  29-30
  3.5 弱磁控制仿真研究  30-36
    3.5.1 仿真的建立  30-31
    3.5.2 仿真结果分析  31-36
  3.6 小结  36-37
第四章基于EKF感应电机弱磁控制研究  37-53
  4.1 EKF原理  37-40
  4.2 无速度传感器感应电机EKF模型  40-43
    4.2.1 EKF感应电机模型  40-42
    4.2.2 估计状态的递推公式  42-43
  4.3 基于EKF的弱磁控制仿真研究  43-52
    4.3.1 仿真结构建立  44-46
    4.3.2 仿真结果  46-52
  4.4 本章小节  52-53
第五章全文总结  53-55
参考文献  55-59
致谢  59-60
攻读学位期间发表的学术论文  60

感应电机无速度传感器弱磁控制研究

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