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基于定转子电阻在线辨识的感应电机转速估计方法

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第一章 绪论

1.1课题背景及选题意义

1.2国内外发展现状

1.3本论文研究的主要内容

第二章 交流异步电机矢量控制算法研究

2.1交流异步电机三相静止坐标系下数学模型

2.2异步电机Simulink模型搭建

2.3矢量控制原理

2.4传统带速度传感器交流异步电机矢量控制系统设计

2.5本章小结

第三章 基于定转子电阻MRAS转速辨识方法研究

3.1 Popov超稳定性理论

3.2模型参考自适应(MRAS)原理

3.3模型参考自适应转速辨识算法

3.4基于MRAS电机定子电阻和转速交互式辨识算法

3.5基于MRAS转子电阻和转速辨识算法

3.6基于定转子电阻在线辨识的转速估计算法设计

3.7算法仿真及结果分析

3.8本章小结

第四章 dSPACE半物理仿真平台硬件在环实现及结果分析

4.1 dSPACE半物理仿真平台硬件介绍

4.2 dSPACE半物理仿真平台软件介绍

4.3 dSPACE电机硬件在环系统搭建

4.4 dSPACE半物理仿真实验分析

4.5本章小结

第五章 DSP2812电机实验平台实现及其结果分析

5.1实验平台硬件设计

5.2实验平台软件设计

5.3 DSP2812实验平台实现及其结果分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

个人简历及攻读硕士期间的主要研究成果

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摘要

在采用矢量控制的交流异步电机变频调速系统中,为了获得转速进行系统闭环控制,通常需要采用速度传感器等装置来测量电机实际转速。无速度传感器可以克服速度传感器由于安装不便以及在出现故障时整个调速系统受到影响甚至无法工作等缺点,因此无速度传感器转速估计算法是各国学者最近几年研究的热点之一。
  转速信息的准确辨识是无速度传感器矢量控制技术的核心,也是矢量控制系统磁场定向的基础。现有的无速度传感器转速估计方法中以模型参考自适应法(MRAS)最为成熟,MRAS法中参考模型和可调模型需要准确的电机参数才能精确的辨识出转速,然而电机运行过程中温度变化导致电机参数如定子电阻和转子电阻的变化,最终导致转速估计精度不高甚至不准,故需要在转速估计的同时在线辨识电机参数达到高精度转速估计目的。本文主要工作在于:
  1.研究交流异步电机数学模型及其矢量控制算法,搭建带速度传感器的交流异步电机矢量控制系统。
  2.研究 MRAS无速度传感器转速估计方法,分析了基于磁链转速辨识和基于反电动势转速辨识方法优缺点以及定子电阻和转子电阻变化对转速辨识的影响。
  3.本文通过分析传统的基于磁链 MRAS定转子电阻和转速交互式辨识方法不能消除积分环节的影响,提出了一种改进的基于反电动势MRAS定转子电阻和转速交互式辨识方法,最后通过 Simulink仿真。仿真数据表明电机无论运行在高速段1000rpm还是运行在低速段100rpm,定转子电阻辨识模块能高精度的辨识定转子电阻,提高了转速估计精度,减小了电磁转矩脉动。
  4.将上述算法应用于基于 dSPACE半物理仿真平台硬件在环(HIL)系统和基于DSP2812的1.1KW电机实验平台,并进行了实验。实验验证了电机无论运行在高速段还是运行在低速段,该算法都能很好辨识出电机转速,且有较高的辨识精度。
  Simulink离线仿真和dSPACE、DSP2812电机实验结果表明:该算法能够很好的在线辨识定转子电阻以及电机转速,使用其估计的转速进行无速度传感器电机矢量控制系统闭环控制,该系统能够很好满足动、静态性能要求,验证了该算法在实践中的可行性。

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