五相感应电机电子变极控制策略的研究

摘要

随着电力电子技术与微机控制技术的发展，多相电机系统的研究不断深入。与传统三相电机为主体的驱动系统相比，多相电机驱动系统具有更高的可靠性，更多的控制自由度，并且能够实现低压大功率。由于这些优点，多相电机驱动系统适用于大功率传动的工业场合尤其是舰船推进、航空航天等领域。多相系统与三相系统的原理方面有很多相似之处，但作为一种新技术，在控制理论和实践应用中仍然存在较多需要研究和完善的地方。
　　本文在分析多相电机理论的基础上，对5相感应电机的电子变极变频调速进行了比较深入的研究。
　　本文依据绕组函数理论，对多相感应电机的绕组结构进行了分析。根据空间矢量解耦理论，建立了多相感应电机的数学模型，可以将一台多相电机等效成多个正交解耦平面进行控制，分析了多相电机系统多控制自由度原理并简要介绍了其应用，为以后的研究工作奠定数学和理论基础。
　　详细介绍了5相感应电机双平面转子磁场定向矢量控制的原理。在双平面矢量控制的基础上，分析了5相感应电机电子变极变频调速技术。针对阶跃响应电子变极中转矩波动较大的问题，提出了斜坡响应和指数响应转矩分配电子变极控制方法，以5相感应电机为实验对象，对提出的电子变极控制策略进行实验验证。
　　根据滑模变结构控制理论的原理，推导了基于滑模变结构控制的电流控制策略。将滑模变结构电流控制策略和传统PI电流控制策略进行比较分析，在5相感应电机斜坡响应电子变极控制中采用滑模电流控制策略，实验结果表明该电流控制策略有效地降低了电子变极过渡过程中转矩和转速波动。
　　对5相感应电机无速度传感器矢量控制技术进行了研究，阐述了模型参考自适应速度辨识和滑模速度辨识两种无速度传感器控制方法，推导了基于Popov超稳定性理论的速度收敛率，运用MATLAB软件对这两种速度辨识方法进行了仿真分析，最后对滑模速度辨识方法进行了实验验证。

目录

声明

致谢

摘要

附图清单

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 多相电机概述

1．2．1 多相电机的定义

1．2．2 多相电机及其系统特点

1．2．3 多相电机国内外发展状况

1．3 多相电机的控制技术

1．3．1 多相电机建模概述

1．3．2 矢量控制技术

1．3．3 直接转矩控制技术

1．4 多相电机电子变极变频调速

1．5 本章小结

第2章 多相感应电机的数学模型

2．1 多相感应电机的磁动势分析

2．2 多相感应电机的数学模型

2．2．1 同步速坐标系下的多相感应电机电压方程

2．2．2 电机电磁转矩方程

2．2．3 多控制自由度原理

2．3 本章小结

第3章 5相感应电机电子变极技术

3．1 引言

3．2 多相感应电机矢量控制技术

3．2．1 5相感应电机双平面矢量控制

3．2．2 双平面矢量控制实验研究

3．3 5相感应电机电子变极

3．3．1 5相感应电机转矩分配电子变极

3．3．2 电子交极实验研究

3．4 本章小结

第4章 5相感应电机电子变极电流控制策略

4．1 引言

4．2 滑模变结构控制系统定义

4．2．1 滑动模态的存在性和可达性

4．2．2 滑模变结构控制的趋近律

4．2．3 滑模交结构控制系统的抖振问题

4．3 电子变极电流控制策略

4．3．1 传统PI电流控制

4．3．2 滑模变结构电流控制

4．3．3 PI和SMC电流控制策略仿真研究

4．3．4 实验研究

4．4 本章小结

第5章 5相感应电机无速度传感器矢量控制

5．1 引言

5．2 无速度传感器矢量控制

5．2．1 模型参考自适应基本原理

5．2．2 基于转子磁链的MARS速度辨识

5．2．3 基于滑模的速度辨识

5．3 基于低通滤波的定子磁链估算

5．4 无速度传感器仿真研究

5．4．1 MARS速度辨识仿真

5．4．2 滑模速度辨识仿真

5．5 实验研究

5．6 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 展望

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间主要的研究成果