异步电机无速度传感器低速运行高性能控制技术研究

摘要

无速度传感器高性能变频控制系统的电力传动系统凭借着成本低，适应性好，可靠性高等优点占据着重要的地位。而现代电力传动系统要求传动系统现场调试时间短，算法简单，且具有更大的调速范围，不使用编码器等受环境温度湿度影响较大、容易损坏且价格昂贵的装置。但目前异步电机无速度传感器高性能控制技术在电机低速运行时仍存在发电状态不稳定、转速估计存在较大误差、高性能控制技术内存大且调试时间长等一系列问题。
　　论文分析了矢量控制算法和预测控制算法两种常用的高性能变频控制算法,对两者的相关性进行了理论证明，提出了一种结合两种算法的控制策略，在一定程度上降低了算法的复杂度。针对转速在低速发电状态不稳定的问题，对转速自适应全阶磁链观测器进行小信号分析，推导出转速与电流之间的传递函数，运用劳斯判据分析了不稳定的原因，并且对全范围稳定的误差反馈矩阵进行了分析与设计。利用李雅普诺夫稳定性理论和波波夫超稳定性理论得到转速自适应律，并对它进行改进，通过Mathematica理论分析和MATLAB/Simulink仿真，验证了改进策略可以有效降低转速对电机参数的敏感性，提高低速运行时的转速估计精度。
　　论文以TMS320F2812芯片作为主控芯片，搭建以异步电机为驱动电机，直流电机为负载电机的实验系统，通过实验手段验证了观测器改进对电机低速运行的影响以及论文中提出的控制算法的有效性。

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摘 要

Abstract

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Contents

1 绪 论

1.1 研究课题的背景与意义

1.2 课题国内外发展与研究现状

1.3 论文主要研究内容

2 基于矢量控制与预测控制的控制策略研究

2.1 传统模型预测控制

2.2 传统 SVPWM 控制方法

2.3 两种方法关联性分析

2.4 特征建模理论

2.5 MPC 和 SVPWM 相结合的控制方法

2.6 仿真和实验结果

2.7 本章小结

3.1 无速度观测器控制系统观测器种类简介

3.2 传统误差反馈矩阵的设计方法分析

3.3 全范围稳定反馈矩阵设计

3.4 实验结果

3.5 本章小结

4 转速自适应全阶磁链观测器转速自适应律分析与设计

4.1 基于李雅普诺夫稳定性定理的转速自适应律分析

4.2 基于波波夫超稳定性理论的转速自适应律分析

4.3 全阶磁链观测器 d 轴电流误差对转速估算的影响

4.4 改进转速自适应律仿真和实验

4.5 本章小结

5 无速度传感器定转子电阻辨识方法

5.1 传统转子电阻辨识方法

5.2 无速度传感器定子电阻辨识

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

参考文献

致 谢

攻读硕士期间主要成果