基于模型参考自适应的异步电机转子电阻辨识

摘要

由于交流电力牵引优异的性能，国内外先进的大功率电力机车都已淘汰直流传动，采用三相异步电机交流传动。间接矢量控制具有优良的动态性能，广泛的应用于异步电机的传动控制中，但是其控制性能受转子电阻参数的影响。本文通过对转子电阻的在线辨识，提高了异步电机间接矢量控制系统的性能。
　　简要介绍了模型参考自适应(MRAS)的基本理论，对转子电阻变化对矢量控制的稳态和动态影响做了详细分析。由异步电机的电压方程，推导得到无功功率模型，将不含有转子电阻信息的模型作为参考模型，将含有转子电阻信息的模型做为可调模型，通过自适应机构，动态辨识转子电阻。改进了传统的电压型磁链观测器，将观测的q轴磁链与理想的磁链进行比较，通过模型自适应结构，辨识出转子电阻的实际值。文中详细分析了两种MRAS辨识方法的原理，给出了原理框图和自适应规律。
　　针对提出的转子电阻辨识方案，设计了基于模型参考自适应转子电阻辨识的异步电机矢量控制系统。介绍了电机控制器的硬件和软件设计，并给出了部分框图和软件流程图。运用Matlab软件，对基于无功功率的MRAS转子电阻辨识矢量控制系统和基于q轴磁链的MRAS转子电阻矢量控制系统进行了仿真研究，并进行了实验验证，仿真和实验都验证了转子电阻辨识方案的有效性。最后，分析对比了两种方案，对各自的优缺点进行了总结。