电动车辆用异步电机矢量控制系统中参数辨识的研究

摘要

近年来，电动车辆产业蓬勃发展，使用电动机作为动力源的车辆广泛应用在短途货物搬运，公共交通，旅游观光等场合。异步电机是中大功率电动车辆的主流驱动器。矢量控制具有优良的动态性能，但其需要获得电机的准确参数。本文在电动车辆用异步电机矢量控制器的设计过程中，结合车辆中电机驱动的特点和要求，对异步电机参数的离线辨识和在线辨识技术进行了深入研究。 论文首先介绍了异步电机的数学模型及矢量控制原理。由于高性能的矢量控制依赖于磁链信号的准确度，论文对常用的磁链观测方法的性能和对参数偏差的敏感性进行了分析和比较，根据控制器对调速范围和低速性能的高要求，选择全阶观测器方法进行磁链观测。 为使控制器能够自动获取矢量控制所需的电机参数初始值，本文针对控制器通过三相逆变电路驱动电机，检测相电流的硬件结构，提出一套完整的异步电机参数离线辨识方案，对电机不可转动的情况也给出相应辨识方法。使控制器能在短时间内按一定步骤实现对转子、定子电阻、漏感、定子瞬态电感、定子电感和互感的测量，实现电机参数的自测定。 考虑到转子和定子电阻随工况变化幅度大且对矢量控制影响显著，需要对其进行在线辨识。本文给出一种基于全阶状态观测器的模型参考自适应方法，同时对转子和定子电阻进行在线跟踪辨识。使用MATLAB/Simulink对方法进行了仿真，结果表明参数和磁链观测值可以快速收敛到真实值，证明了方法的可行性。 论文最后介绍了本电机控制器的硬件和软件设计，给出了部分电路图和软件流程图。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1研究背景与目的

1.2异步电机磁链观测和参数辨识研究综述

1.2.1磁链观测方法

1.2.2参数辨识方法

1.3论文的主要内容

第2章异步电机数学模型及矢量控制原理

2.1单相等效电路

2.2 d-q轴模型

2.3 d-q轴等效电路

2.3.1 d-q轴L模式等效电路

2.3.2 d-q轴T模式等效电路

2.4单相激磁模型

2.5转子磁场定向矢量控制

第3章参数偏差对磁链观测的影响

3.1 参数偏差对间接磁场定向矢量控制的影响

3.2直接磁场定向中磁链观测的基本形式

3.3全阶状态观测器方法

3.4参数偏差对全阶观测器的影响

第4章异步电机的离线参数辨识方法

4.1空载与堵转试验

4.1.1 空载试验

4.1.2堵转试验

4.2定子电阻自动测量

4.3转子电阻与漏电感自动测量

4.4定子瞬间电感自动测量

4.5互感自动测量

4.5.1三相交流试验

4.5.2激磁电流试验

4.6电机参数自动辨识流程

第5章基于模型参考自适应方法的定转子电阻在线辨识

5.1模型参考自适应系统的基本结构

5.2同时辨识定转子电阻的自适应律设计

5.3 自适应观测器应用中的几点问题

5.4基于自适应观测器的矢量控制系统仿真

5.4.1系统仿真模型

5.4.2仿真结果

第6章控制系统的实现

6.1系统硬件结构

6.1.1硬件总体结构

6.1.2 PCB设计

6.2系统软件设计

6.2.1软件总体结构

6.2.2算法定点化

6.2.3从仿真模型导出参考代码

第7章 结论

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果