异步电机矢量控制系统的实时效率优化算法研究

摘要

异步电机作为主要的传动系统广泛应用于国防以及工农业各领域,其耗电量占总用电量的60％。目前采用的变频调速技术虽然对异步电机仍存在通过改善驱动技术提高效率的可能,但轻载运行时,电机运行效率明显下降。因此,研究针对变频驱动的异步电机轻载运行时效率下降造成能源浪费的问题,对于响应节能减排国策以及建立节约型社会有着重要的意义。
　　基于异步电机在两相旋转坐标系下考虑铁损的损耗模型,推导了按转子磁场定向的矢量控制调速系统的效率优化算法。该算法对系统动态性能影响较小,同时求出的最大效率工作点更接近电机实际的效率最优点。由于该效率优化算法的性能依赖于部分电机参数的准确度。因此,提出一种双扩展卡尔曼滤波算法,在线辨识异步电机铁损等效电阻,实时修正基于损耗模型控制的效率优化算法中使用的参数值,使损耗模型控制的效率优化更为精确,进一步实时优化异步电机的运行效率,实现异步电动机最大限度的节能。在Matlab/SimlJlink仿真环境中搭建了仿真模型,大量仿真结果表明该方案正确、有效。
　　最后,基于以TMS320F28335 DSP为核心的实验平台设计了矢量控制调速方式下的铁损参数辨识以及效率优化算法的软件流程并编写了程序。实验结果表明采用双扩展卡尔曼滤波对文中效率优化算法中的铁损电阻在线辨识,在保证电机输出状态不变的前提下使损耗模型控制的效率优化更为精确,进一步提升了异步电机的运行效率,实现了异步电动机最大限度的节能。同时该效率优化算法对调速系统的动态性能影响比较小,证明了该算法的可行性、有效性和正确性。

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1 绪论

1.1异步电机效率优化控制研究现状及算法分类

1.2异步电机矢量控制系统的效率优化算法研究现状

1.3异步电机在线参数辨识研究现状

1.4本文拟解决的问题及主要研究内容

2 异步电机的损耗分析及损耗模型

2.1异步电机损耗分析

2.2异步电机损耗模型的建立

3 基于异步电机损耗模型的效率优化算法

3.1异步电机矢量控制系统损耗模型的化简

3.2以转子磁场定向并考虑铁损支路电流的损耗模型

3.3仿真分析

4带电机参数在线辨识的异步电机效率优化方案

4.1电机参数误差对效率优化算法节能效果的影响

4.2基于双扩展卡尔曼滤波算法对铁损等效电阻进行在线辨识

4.3仿真分析

5异步电机矢量控制系统实时效率优化算法的实验研究

5.1基于TMS320F28335的交流调速实验平台简介

5.2软件设计

5.3 实验结果及分析

6 结论及展望

6.1 结论

6.2 工作展望

致谢

英文摘要

在校学习期间所发表的论文及参与的科研项目