无速度传感器在异步电机矢量控制系统中的应用研究

摘要

近年来，随着处理器运算能力越来越强大以及电力电子开关性能的大幅度提高，电机调速控制系统的性能也越来越高，其中交流调速系统中的矢量控制方法具有优异的控制效果，矢量控制需要进行对转速进行闭环控制，同时需要知道矢量位置角度以便进行坐标变换，这就需要知道电机的即时转速，高性能的光电编码器不仅降低了系统的经济性，而且编码器可能受到工作环境的影响，进而影响系统的稳定运行。因此研究无速度传感器技术替代矢量控制系统中的编码器显得极为必要。
　　本文中基于自适应理论的思想，利用全阶次观测器来对电机转速进行辨识，其中将电机本体作为参考模型，针对纯积分所存在的问题，本文提出利用限幅反馈改进环节来消除纯积分环节带来的直流偏置，并进一步用驱动信号来模拟定子电压信号以便提高转速估算的动态效果，并进行仿真试验，最后在3kW的小样机上进行实验验证。于此同时，针对转子电阻在实际中的变化范围，校验该方法对转子电阻变化的敏感性，并作理论推导。
　　本文主要分为五个部分：第一部分就本科研究背景以及无速度传感器国内外研究现状进行简要的介绍，同时说明本文的主要研究内容；第二部分对异步电机的基本原理进行介绍，并给出仿真结果；第三部分给出基于自适应观测器的转速辨识具体方法，并给出限幅反馈改进积分器的具体仿真结果，基于转子电阻的实际变化情况，验证本方法对转子电阻变化的敏感性，并给出具体仿真结果；第四部分是基于TMS320F2812的小样机实验结果；最后是总结，并给出本文可以继续延伸继续的工作方向。

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1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 无速度传感器在矢量控制系统的应用与研究现状

1.3 本文主要研究内容

2 异步电机矢量控制系统的基本原理

2.1 异步电动机的基本方程式

2.2 坐标变换和变换矩阵

2.3 不同坐标系下异步电机的数学模型

2.4 异步电机矢量控制的基本方法

2.5 MATLAB仿真模型搭建以及结果分析

3 基于自适应观测器的转速辨识方法

3.1 转子磁链观测模型

3.2 改进型定子磁链观测模型

3.3 基于自适应观测器的转速辨识方法

3.4 MATLAB建模仿真以及结果分析

3.5 转子电阻变化及其对转速估测造成的影响

4 小样机实验以及结果分析

5 总结

5.1 结论

5.2 后续工作展望与建议

致谢

参考文献