交流感应电机的参数辨识及数字控制技术研究

摘要

本文针对感应电机这样一个多变量的、强耦合、参数时变的复杂非线性系统,系统地研究了感应电机参数辨识与状态估计方法,给出了一种高性能交流感应电机的全数字控制方案,设计了数字控制系统的硬件和软件.论文综述了感应电机高性能控策略的发展历程和目前感应电机参数辨识及状态估计的发展现状.从理论上分析了感应电机参数变化对电机控制性能的影响,并对数字控制器和模拟控制器进行了比较,指出了它们应用于电机控制系统中存在的优缺点.在介绍了三相系和二相系下的感应电机数学模型之后,研究了基于Luenberger磁链观测器的直接矢量控制方法,考虑到转子电阻对磁场定向控制的影响,给出了一种基于模型参考自适应技术的转子电阻辨识方案,理论证明了控制系统是超稳定的;针对无速度传感器矢量控制系统中转速估计存在的问题,对感应电机的速度估计器进行了研究,并比较了几种速度估计方法的优劣;为解决感应电机控制系统对数学模型的依赖性,对感应电机参数的神经网络辨识方案进行了初步的研究.给出了一种基于数字信号处理器的感应电机数字控制系统实现方案.对控制系统的硬、软件进行了优化设计,从而保证了系统控制的实时性和安全性;针对TMS320F240定点DSP字长有限的特点,研究了软件设计中提高计算精度和计算速度的措施,采用C和汇编语言混合编程的方法设计了系统的控制软件,实现了感应电机全数字化控制.论文给出了感应电机转子电阻辨识和转速估计的仿真结果;采用TMS320F240 DSP实现了感应电机开环转速恒压频比控制和闭环转速矢量控制,给出了初步的实验结果.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

§1.1课题的背景、目的及意义

§1.1.1研究课题的提出

§1.1.2课题研究的目的和意义

§1.2高性能感应电机的控制方法

§1.2.1矢量控制

§1.2.2直接转矩控制

§1.2.3自适应控制

§1.2.4智能控制

§1.3交流感应电机的参数辨识及状态估计方法

§1.4本文的内容安排及主要工作

第2章交流感应电机的数学模型

§2.1引言

§2.2三相系中感应电机的数学模型

§2.3二相系中感应电机的数学模型

§2.3.1二相坐标系中感应电机的一般数学模型

§2.3.2以状态方程描述的感应电机数学模型

§2.4本章小结

第3章交流感应电机的参数辨识与状态估计

§3.1引言

§3.2交流感应电机的转子磁链辨识

§3.3交流感应电机的转子电阻辨识

§3.4交流感应电机的速度估计

§3.5智能辨识方法

§3.6本章小结

第4章交流感应电机的数字控制设计

§4.1引言

§4.2系统的硬件设计

§4.2.1数字控制

§4.2.2数据采集

§4.2.3功率变换

§4.3控制系统的软件设计

§4.3.1控制系统软件总结构

§4.4.2中断服务程序

§4.4空间矢量PWM原理及数字实现

§4.4.1空间矢量PWM原理

§4.4.2空间矢量的数字实现

§4.5软件变量的数据格式及数值计算技术

§4.6本章小结

第5章交流感应电机的数字控制实验

§5.1引言

§5.2软件开发平台

§5.2.1 CCS配置仿真运行环境

§5.2.2 Emulator集成调试环境

§5.2.3应用程序及编译环境的配置

§5.3硬件开发平台

§5.4交流感应电机的恒压频比控制

§5.5转速闭环磁场定向控制

§5.6本章小结

第6章总结与展望

参考文献

附录A感应电机参数

致谢

攻读项士学位期间发表的学术论文