考虑逆变器死区效应的永磁同步电机多参数辨识研究

摘要

永磁同步电机具有高运行效率、高功率/转矩密度等特性，在工业领域中获得了广泛应用。然而在实际运行中，电机参数会受工况的影响而发生变化，所以电机参数的准确辨识对实现电机精确控制具有重要意义。永磁同步电机控制系统的在线参数辨识技术是以电压方程为基础的，由于实际控制系统中无法直接测量定子电压值，因此需用控制器输出的定子电压参考值来代替。逆变器的死区效应会导致定子电压参考值与实际值之间存在误差，进而会对各电机参数的辨识精度造成影响。
　　本文在永磁同步电机矢量控制理论的基础上，对永磁同步电机多参数在线辨识技术展开深入研究。论文首先介绍了永磁同步电机控制系统中电机参数辨识的现实意义以及国内外研究现状。之后介绍了永磁同步电机的数学模型和矢量控制系统，并在补偿逆变器死区效应的基础上采用模型参考自适应算法对电机参数进行分步辨识。为了更有效地降低逆变器死区效应对电机参数辨识精度的影响，本文通过对电压方程进行变换构建了一个不受逆变器死区效应影响的参数辨识模型，从而可以避免对误差电压进行估算和补偿，并且为了解决Adaline神经网络辨识算法中辨识结果收敛速度与稳态误差之间的矛盾，在算法的权值计算中加入动量因子可调的动量项，通过合理地调整动量因子以提高辨识结果的收敛速度并降低其稳态误差。最后在永磁同步电机实验系统平台上对上述电机在线辨识策略进行实验验证，实验结果表明:对逆变器死区效应的补偿可以提高电机参数的辨识精度。在无误差电压辨识模型的基础上，采用改进的Adaline神经网络辨识算法对电机参数进行辨识，能够快速、准确地辨识出定子电阻、电感和转子磁链值。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 永磁同步电机参数辨识方法研究现状

1．2．1 离线参数辨识

1．2．2 在线参数辨识

1．3 论文主要研究内容

第二章 永磁同步电机矢量控制系统与模型参考自适应在线参数辨识策略

2．1 永磁同步电机数学模型与矢量控制系统

2．1．1 数学模型

2．1．2 矢量控制系统

2．2 逆变器死区效应对参数辨识精度影响分析

2．3 逆变器死区效应补偿策略

2．4 模型参考自适应在线参数辨识策略研究

2．4．1 电机参数辨识模型

2．4．2 电机参数自适应率设计

2．5 死区效应补偿和参数辨识策略的仿真结果与分析

2．6 本章小结

第三章 考虑逆变器死区效应的Adaline神经网络辨识策略

3．1 多参数同步辨识的满秩模型

3．2 去除辨识模型中的误差电压

3．3 改进Adaline神经网络辨识策略

3．3．1 传统Adaline神经网络辨识算法

3．3．2 辨识结果收敛速度和稳态误差分析

3．3．3 引入动量项的权值计算

3．4 电机参数辨识器设计

3．5 辨识策略的仿真结果与分析

3．6 本章小结

第四章 永磁同步电机参数辨识策略实验研究

4．1 永磁同步电机系统实验平台

4．1．1 系统的硬件组成

4．1．2 系统的软件组成

4．2 基于逆变器死区效应补偿的模型参考自适应辨识策略实验分析

4．3 考虑逆变器死区效应的Adaline神经网络辨识策略实验分析

4．3．1 电机参数辨识精度分析

4．3．2 改进的Adaline神经网络辨识策略收敛性能分析

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢