无传感器矢量控制系统及其速度估算的研究

摘要

交流电动机是一个多变量、高阶、强耦合的非线性系统，不象直流电机那样易于控制转矩，采用矢量控制技术可解决传统交流调速的难题，使交流电机可以按直流电机的控制规律来进行控制，而无传感器矢量控制技术由于可以省去速度传感器，使相应的交流调速系统变得简便、廉价和可靠，所以成为当前研究的热点，本论文工作就是这方面的一个尝试。 论文首先介绍了矢量控制技术的基本理论。对感应电动机在三相静止坐标系下强耦合和互感变参数的数学模型，通过坐标变换，导出感应电机在两相同步旋转坐标系下的数学模型，然后将同步坐标系按转子磁场定向，实现了对转子磁链和转矩的分别控制，从而可以按直流电机的控制规律来控制交流电机。 其次，论文基于同步轴系下的感应电动机电压磁链方程式，提出了一种感应电动机按转子磁场定向的矢量控制方法，利用在同步轴系中T轴电流的误差信号实现对电机速度的估算，这种速度估算方法结构简单，有一定的自适应能力。同时在该无传感器矢量控制系统中，由于采用了经典的PI调节器，使得控制系统更为简单易行。 论文利用MATLAB建立了该无传感器矢量控制系统的仿真模型。为提高系统的适应性和仿真结果的准确性，仿真模型采用了标么值系统，并考虑了控制周期和采样信号周期对仿真结果的影响。讨论了离散控制引起的相位补偿问题，使仿真结果更接近实际工程系统。 最后，通过仿真进一步验证了本文提出的无传感器矢量控制系统的正确性和可行性，也证明了速度估计模型对速度估计准确，且对参数的变化有较强的鲁棒性。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1课题的背景及意义

1.2现代交流调速控制技术的发展

1.3矢量控制技术的研究现状

1.3.1矢量控制方案

1.3.2无传感器矢量控制系统

1.3.3无传感器矢量控制系统的速度估算方法

1.4本文研究的内容及可进行性

2三相异步电动机矢量控制原理

2.1三相异步电动机数学模型

2.1.1三相异步电动机在三相静止轴系下数学模型的性质

2.1.2三相异步电动机在三相静止轴系下的数学模型

2.1.3坐标变换与变换矩阵

2.1.4三相异步电动机在同步旋转坐标系下的数学模型

2.1.5考虑铁耗影响的异步电动机的数学模型

2.2转子磁场定向矢量控制原理

2.2.1转子磁场定向的矢量控制技术基本原理

2.2.2矢量变换控制系统的构想

2.2.3转子磁场定向的矢量控制系统基本类型

2.3小结

3无传感器矢量控制系统

3.1引言

3.2无传感器矢量控制系统控制器的设计

3.2.1矢量控制的基本方程式

3.2.2考虑铁耗时的定子T轴电流分量

3.2.3 PI自适应法速度估计方法

3.2.4定子电压解耦单元

3.3无传感器矢量控制系统的结构框图

3.4小结

4无传感器矢量控制系统的仿真模型

4.1 Simulink简介

4.2无传感器矢量控制系统的Simulink实现

4.2.1仿真模型各子系统的说明

4.2.2仿真模型的特点

4.3小结

5仿真结果与分析

5.1仿真模型各环节的参数设置

5.2速度调节的仿真分析

5.2.1电机起、制动特性

5.2.2恒转矩调速

5.2.3弱磁调速

5.3负载变化的仿真分析

5.4速度估算环节的参数对速度估算的影响分析

5.5异步电动机参数变化对速度估算的影响分析

5.6小结

6结论

致 谢

参考文献

附 录攻读硕士学位期间发表的论文

独创性声明及学位论文版权使用授权书