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基于MRAS的异步电机直接转矩控制

作　者: 孟飞锋
导　师: 南余荣
学　校: 浙江工业大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 直接转矩控制 磁链观测器 无速度传感器 模型参考自适应
分类号: TM343
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


直接转矩控制技术是上世纪八十年代中期发展起来的新技术它是继向量控制技术之后,与之并行发展的一种新型的高性能的交流调速传动的控制技术。本文为了降低转矩脉动和提高负载变化条件下转速估算精确度,在定子磁链的调节方式、定子电阻辨识和转速估算的设计做了一定的改进,本文的主要工作和成果如下:论文针对传统直接转矩控制系统低速运行时转矩脉动大磁链畸变等问题,设计了全阶自适应磁链观测器,把磁链和速度辨识结合起来,将定子磁链观测值应用与直接转矩控制算法。对增益矩阵的求取采用一种新的、实用的方法,参数的辨识基于电机状态空间方程,以定子电流和定子磁链为状态变量,构造电机本身作为参考模型,全阶状态方程为可调模型,转速观测值为可调参数。无速度传感器转速估算是现代交流传动研究中的一个重要方向,在分析现在存的各种模型参考自适应的转速辨识方法以及比较各自的优缺点基础上,本文提出了一种交互式变参数的模型参考自适应(MRAS)系统,对定子电阻在线辨识的同时估算转速。利用MATLAB/Simulink软件构建异步电机无速度传感器的直接转矩控制系统仿真模型,并以TMS320F2407A为核心构成控制器,实现异步电机无速度传感器直接转矩控制系统数字化的方案。结果表明提出的自适应磁链观测器对定子磁链观测精度高,低速时也有较好的观测精度,改善了电机的低速控制特性。采用模型参考自适应结构能使系统获得良好的性能。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 交流调速技术的发展概况  10-11
  1.2 直接转矩控制的研究现状  11-13
    1.2.1 定子磁链观测与定子电阻辨识  11-12
    1.2.2 磁链与转矩控制策略  12-13
  1.3 无速度传感器技术的发展  13-14
  1.4 本文研究内容和结构安排  14-16
第2章 直接转矩控制系统性能分析  16-35
  2.1 直接转矩控制系统的特点  16
  2.2 异步电机的数学模型  16-21
    2.2.1 磁链方程  17-18
    2.2.2 电压电流状态方程  18-20
    2.2.3 转矩方程  20-21
  2.3 逆变器的数学模型和空间电压向量  21-24
    2.3.1 逆变器的数学模型  21
    2.3.2 空间电压向量  21-22
    2.3.3 空间电压向量对定子磁链和转矩的影响  22-23
    2.3.4 空间电压向量的选择  23-24
  2.4 异步电机直接转矩控制系统的仿真模型  24-30
    2.4.1 直接转矩控制系统的基本结构  24-25
    2.4.2 仿真模型建立  25-29
    2.4.3 仿真结果及分析  29-30
  2.5 传统直接转矩控制的局限性  30-34
    2.5.1 定子磁链观测精度分析  30-31
    2.5.2 转矩脉动分析  31-33
    2.5.3 磁链轨迹分析  33-34
  2.6 本章小节  34-35
第3章 异步电机的磁链观测器研究  35-44
  3.1 u-i 积分器的改进  35-40
    3.1.1 低通滤波器  36-37
    3.1.2 可编程低通滤波器  37-38
    3.1.3 带PI闭环校正的低通滤波器  38-40
  3.2 自适应磁链观测器  40-43
    3.2.1 异步电机的状态方程  40-41
    3.2.2 全阶状态观测器  41
    3.2.3 观测器极点配置及增益矩阵的求取  41-43
  3.3 本章小结  43-44
第4章 模型参考自适应速度辨识法  44-56
  4.1 速度辨识方法  44-47
  4.2 模型参考自适应系统设计的基本理论  47-49
  4.3 模型参考自适应速度辨识的分类  49-52
  4.4 基于交互式 MRAS 速度辨识方法  52-54
  4.5 基于交互式变参数 MRAS速度辨识方法  54-55
  4.6 本章小结  55-56
第5章 无速度传感器直接转矩控制系统的仿真分析  56-62
  5.1 系统的仿真框图的建立  56-57
  5.2 仿真结果与分析  57-61
  5.3 本章小结  61-62
第6章 直接转矩控制系统的软硬件设计  62-73
  6.1 系统总体结构  62
  6.2 智能功率模块IPM  62-64
  6.3 系统保护电路设计  64-67
    6.3.1 电流检测电路设计  65
    6.3.2 过流保护电路  65-66
    6.3.3 过压、欠压保护电路  66-67
  6.4 辅助电路的设计  67-68
    6.4.1 辅助供电电源  67-68
    6.4.2 串行通信接口电路设计  68
  6.5 异步电机调速系统的软件设计  68-72
    6.5.1 系统主程序  69-71
    6.5.2 中断服务程序  71-72
  6.6 本章小结  72-73
第7章 结论与展望  73-75
  7.1 结论  73-74
  7.2 展望  74-75
参考文献  75-79
致谢  79-80
攻读学位期间发表的学术论文目录  80

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机 > 异步电机
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