感应电机直接转矩控制系统定子磁链观测及速度辨识研究

摘要

无速度传感器感应电机直接转矩控制系统因其控制思想新颖、方法简单和性能优越等特点，近年来在交流感应电机调速方面得到了较快的发展。定子磁链的准确定向和速度辨识的精度直接关系直接转矩控制效果，本论文对此进行深入的研究，提出一种新型的定子磁链观测方法和一种改进的基于模型参考自适应速度辨识方法。 针对传统定子磁链观测方法的局限性，论文提出一种基于滑模观测器观测定子磁链的方法。该方法采用滑模函数取代定子电流状态方程中的反电动势项来简化观测器结构；采用连续函数取代开关函数来减小观测器抖动；针对求解定子磁链时引入的纯积分，则采用带反馈项的低通滤波器，对其幅值和相位误差进行补偿。由于滑模观测器中不包含定子电阻，因此解决了基于传统观测方法中定子电阻变化影响磁链观测精度的问题，而且不需要定子电压信息，既简化了硬件电路，又克服了电压测量误差对磁链观测精度的影响。 针对传统模型参考自适应方法中的纯积分环节和定子电阻变化对辨识精度影响较大的问题，论文对传统模型参考自适应方法进行改进。通过引入高通滤波器，克服了纯积分器的缺陷，采用模糊逻辑在线调节滤波器截止频率，消除滤波器截止频率的影响；其次采用基于模糊逻辑的在线定子电阻调整，减小定子电阻变化对辨识精度的影响。 在Matlab 6.5/Simulink环境下，构建了无速度传感器直接转矩控制系统仿真模型。在此基础上对上述改进方案进行了仿真，仿真结果表明论文提出的磁链观测方法和速度辨识方法能在全速范围保持稳定且具有较高的辨识精度。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的背景和意义

1.2国内外研究现状和趋势

1.3论文的主要内容

第二章感应电机直接转矩控制系统的理论基础和仿真

2.1感应电机的动态数学模型

2.2直接转矩控制的基本原理

2.2.1逆变器的数学模型

2.2.2电压空间矢量原理与选择

2.2.3磁链运动轨迹与转矩控制

2.3直接转矩控制仿真研究

2.3.1系统仿真模型的建立

2.3.2仿真结果及其分析

2.4定子电阻变化对直接转矩控制系统性能影响分析

2.4.1定子电阻对系统影响分析

2.4.2定子电阻对系统影响仿真

2.5小结

第三章基于滑模观测器定子磁链观测研究

3.1基于理想电机模型定子磁链观测

3.1.1 u-i模型

3.1.2 i-n模型

3.1.3 u-n模型

3.1.4感应电机定子磁链自适应观测器

3.2滑模观测器基本原理

3.1.5非线性系统轨迹与几何结构

3.1.6变结构与滑模面

3.3基于滑模观测器定子磁链观测

3.1.7滑模观测器设计

3.1.8消抖处理

3.1.9相位和幅值补偿

3.1.10稳定性分析

3.4仿真结果及分析

3.5小结

第四章基于改进MRAS的速度辨识研究

4.1模型参考自适应速度辨识基本原理

4.1.1模型参考自适应速度辨识的分类

4.1.2基于转子磁链的MRAS速度辨识原理

4.2基于改进型MRAS速度辨识

4.2.1截止频率的模糊调节

4.2.2定子电阻的在线辨识

4.2.3仿真研究及结果

4.3系统方案及其仿真

4.3.1系统方案设计

4.3.2仿真及分析

4.4小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果