带转子时间常数在线辨识的矢量控制系统的研究

摘要

矢量控制调速技术在速度控制与转矩控制方面可以与直流调速系统相媲美，是异步电机变频调速技术的重要发展方向。 针对交流电机转子时间常数的变化对按转子磁场定向的矢量控制系统影响最大的特点，本文深入探讨了目前交流电机控制技术中的电机参数辨识方法，通过对各种参数辨识方法的对比分析，提出了一种基于MRAS的转子时间常数在线辨识器。在MATLAB/SIMULINK仿真平台上对该辨识器进行仿真，仿真结果表明该辨识器具有收敛速度快，辨识精度高和跟踪性能好等特点。 在转子时间常数在线辨识器理论与仿真研究的基础上，本文还采用TMS320LF2407A电机专用芯片设计了带转子时间常数在线辨识的矢量控制系统，完成了软件程序流程图的设计和进行程序编写，在建立的硬件电路上完成了主要程序的调试工作。 仿真和实验研究表明，本文所提出的基于MRAS的转子时间常数在线辨识方法应用于按转子磁场定向的矢量控制系统，可有效改善系统的控制性能和控制效果，为研究高性能交流传动系统奠定了较好的理论基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1交流调速技术的发展

1.1.1交流调速技术的发展背景

1.1.2交流调速控制策略的发展

1.2交流异步电动机的参数辨识

1.2.1交流异步电动机的参数辨识的必要性

1.2.2交流异步电动机参数辨识方法综述

1.3本文的主要工作

第2章矢量控制系统的基本原理

2.1异步电动机在三相静止坐标系下的数学模型

2.2坐标变换

2.2.1三相-两相变换

2.2.2两相-两相旋转变换

2.3异步电动机在二相坐标系中的数学模型

2.3.1异步电动机在二相静止坐标系α、β上的数学模型

2.3.2异步电动机在二相同步旋转坐标系上按转子磁场定向的数学模型——M、T坐标系数学模型

2.4感应电机的状态空间方程

2.5按转子磁场定向的矢量控制系统

2.5.1矢量控制的基本思想

2.5.2按转子磁场定向的矢量控制原理

2.5.3转子磁链发生器

2.5.4转子磁链观测器

2.5.5电压空间矢量PWM控制技术

2.6本章小结

第3章基于MRAS的转子时间常数在线辨识研究

3.1模型参考自适应辨识系统的基本理论

3.1.1模型参考自适应系统的典型结构

3.1.2模型参考自适应辨识系统的结构

3.1.3模型参考自适应辨识系统的设计方法

3.2基于MRAS的转子时间常数的在线辨识

3.2.1系统误差方程的建立

3.2.2转子时间常数在线辨识算法

3.3带转子时间常数在线辨识的矢量控制系统

3.4本章小结

第4章转子时间常数在线辨识仿真与矢量控制系统仿真模型的建立

4.1转子时间常数在线辨识仿真

4.1.1仿真模型的建立

4.1.2阶跃响应仿真实验

4.1.3跟踪性能仿真实验

4.2带转子时间常数在线辨识的矢量控制系统仿真

4.2.1转子磁链发生器的仿真模型

4.2.2转子磁链观测器的仿真模型

4.2.3 SVPWM仿真模型

4.2.4带转子时间常数在线辨识矢量控制系统的仿真模型

4.2.5带转子时间常数在线辨识矢量控制系统仿真实验

4.3本章小结

第5章基于DSP矢量控制系统的实现

5.1按转子磁场定向的矢量控制系统结构图

5.2主电路的硬件设计

5.3控制电路的硬件设计

5.3.1 TMS320LF2407A及其外围电路设计

5.3.2电压电流检测电路

5.3.3驱动电路设计

5.3.4控制电路电源的设计

5.3.5通信模块设计

5.3.6 I/O隔离电路设计

5.3.7硬件电路抗干扰设计

5.4控制系统的软件设计

5.4.1系统程序的整体设计

5.4.2 PI调节服务子程序设计

5.4.2外部故障中断服务程序设计

5.4.3定时器1中断服务程序设计

5.4.4定时器2中断服务程序设计

5.5实验装置

5.5.1实验主电路

5.5.2实验控制系统

5.6本章小结

总结与展望

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间发表的论文

致谢