感应电机矢量控制系统的参数辨识研究

摘要

随着电机的新型控制策略和高性能的微控制器的出现，交流感应电机由于其结构和性能方面的优点，在众多的领域里得到了广泛应用。矢量控制技术具有控制精度高、动态响应快的优点。但是该方法高度依赖电机的动态模型，所以对电机参数估算的准确性有较高的要求。本文围绕感应电机的矢量控制技术，对其参数辨识问题展开研究，开发了参数辨识系统，具体工作如下：
　　首先，介绍了SVPWM技术原理及其实现的关键问题，以坐标变换和电机动态模型为基础，阐述了基于转子磁场定向（FOC）的矢量控制技术原理，并对其数字化实现过程进行了详细分析。
　　然后，重点对以飞思卡尔 DSC MC56F84789控制器为核心的电机矢量控制和参数辨识系统的硬件平台设计做了论述。特别是对三个设计模块中的DSP核心控制板、辅助电源及驱动板的电路设计做了详细的说明。此外，对系统功率主电路模块的结构做了简要的说明。
　　接下来，对感应电机的参数辨识方法进行了深入的研究。说明了电机出厂测试常用的电机参数的空载堵转试验方法，并以此方法得到的参数值为标准值，对下面的参数辨识方法进行评估。分析了感应电机矢量控制技术下的参数离线辨识策略，其原理就是基于电机的静态模型，充分利用硬件平台的资源，进行电机的直流试验、单相试验和空载试验，并根据实际条件进行一些简化处理，从而计算出电机参数。电机参数的离线辨识方法具有方法思想简单的特点，是电机参数在线辨识的基础，具有重要的研究和应用价值。讨论了基于递推最小二乘法的电机参数在线辨识原理。
　　最后，以飞思卡尔控制器独有的集成开发环境 CodeWarrior及其内置的 Processor Expert为工具，进行了系统平台的软件设计，给出了部分软件流程图及程序，包括电机矢量控制算法和感应电机参数辨识相关算法。针对实验室的一台11kW的感应电动机进行了参数的辨识试验，得到了具有较高精度的电机参数值，验证了系统硬件开发平台的可靠性和软件设计的合理性。

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第一章 绪论

1.1电机参数辨识的背景和意义

1.2电机参数辨识的研究现状

1.3交流感应电机调速系统的控制策略

1.4本论文的主要研究内容与章节安排

第二章 交流感应电机矢量控制技术

2.1空间矢量调制原理及其数字化实现

2.2感应电机矢量控制技术

2.3本章小结

第三章 电机控制与参数辨识系统的硬件设计

3.1系统总体硬件结构设计

3.2基于DSP的电机矢量控制与参数辨识系统硬件设计

3.3系统功率主电路结构

3.4辅助电源及IGBT栅极驱动电路设计

3.5本章小结

第四章 交流感应电机参数辨识方法研究

4.1电机传统的空载、堵转试验

4.2矢量控制下的感应电机参数离线辨识方法

4.3电机参数在线辨识研究

4.4本章小结

第五章 系统软件设计及辨识结果分析

5.1电机控制程序设计

5.2电机参数离线辨识程序设计及结果分析

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2课题展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢