基于模型参考自适应的感应电机参数辨识技术研究

摘要

感应电机以其结构简单,制造方便,价格便宜,运行方便在工业领域起到了举足轻重的作用,特别是大功率的电机,其优势更加的明显。而矢量控制在感应电机的控制系统中具有非常明显的优势,但感应电机的矢量控制需要准确的电机参数,参数不准确将导致磁场定向不准,使励磁电流和转矩电流耦合,造成电机转速和转矩发生震荡。而电机参数不准主要有两方面的原因,一是控制器中的电机参数初始值设定不准确,二是电机运行时参数受温升和电流突变的影响发生变化导致实际值与设定值不一致。本文主要针对以上问题,分别从离线参数辨识和在线参数辨识两方面进行了深入的研究。
　　首先,在分析了感应电机数学模型和矢量控制系统结构的基础上,构建了基于转子磁链定向的矢量控制系统。为了提高电机参数初始值的辨识精度,分析感应电机离线参数辨识原理,并对定子电阻、转子电阻、定转子漏感和互感进行辨识,并通过实验得到了准确的电机参数辨识值。
　　其次,针对电机运行时电机参数会随着温升和电流的突变发生变化的问题,论文应用模型参考自适应理论,在分析电机参数对电机性能影响的基础上,提出了基于转子磁链和基于无功功率的两种模型参考自适应在线辨识电机转子时间常数的方法,利用Matlab/Simulink对这两种方法对比分析,得出了基于无功功率模型的辨识方法更能准确的进行参数辨识。
　　最后,论文构建了以Infineon32位单片机XMC4500为核心的硬件平台,设计了驱动控制电路。在矢量闭环控制的基础上,实现了基于无功功率的模型参考自适应的在线参数辨识方法的算法,并通过阶跃响应和跟踪性能的实验,得出了基于无功功率的模型参考自适应的在线参数辨识方法能够很好的辨识电机参数。

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第1章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 感应电机矢量控制技术发展现状

1.3 感应电机参数辨识的发展与国内外现状

1.4 论文的主要研究内容

第2章 感应电机矢量控制系统及离线参数辨识

2.1 引言

2.2 三相坐标系的数学模型

2.3 矢量控制系统的组成

2.4 转子磁链观测器

2.5 感应电机离线参数辨识

2.6 本章小结

第3章 基于MRAS的感应电机转子时间常数在线辨识

3.1 引言

3.2 基于MRAS的转子时间常数辨识

3.3 MRAS对转子时间常数的辨识

3.4 本章小结

第4章 基于MRAS的感应电机矢量控制系统仿真分析

4.1 引言

4.2 感应电机矢量控制模型及仿真波形

4.3 转子时间常数的仿真结果与分析

4.4 本章小结

第5章 软硬件的设计及实验结果

5.1 引言

5.2 硬件实验系统的平台设计

5.3 软件程序的编写

5.4 实验波形

5.5 本章小结

结 论

参考文献

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致谢