异步电机参数离线自整定及参数辨识研究

摘要

本文以异步电机参数离线自整定及参数在线辨识为对象，从理论分析，算法提出，仿真证明和实验验证四部分进行了深入研究。 异步电机参数离线自整定及参数在线辨识技术的研究，为异步电机控制性能的不断提高提供了保障，以使更好，更精确的控制方式能够应用到工程实际中去。 由于在工程中使用的电机和变频器不一定能够匹配，而需要在电机运行之前由专业的工程师对变频器作重新设置，此过程复杂，耽误时间而且需要专业人员操作。 本文提出一套异步电机参数离线自整定算法，使用C语言编程，并在一台2.2KW电机的硬件实验平台上验证了该算法，实现了电机在运行之前，变频器自动测试出电机的基本参数，为矢量控制等控制方式提供所需要的电机参数。 电机在运行过程中，由于温度等因素的影响，电机的参数会发生变化，影响电机运行的稳定性，所以要对电机参数做在线辨识。本文对异步电机参数在线辨识作了理论分析和方法总结，为下一步工作打下基础。 算法的实现需要相应的硬件实验平台，本文对硬件实验平台作了详细介绍，包括主电路的设计、IGBT的驱动保护电路设计、DSP数字控制器的设计。 本文还对文中提出的实验方法作了MATLAB/Simulink仿真，验证了该方法的可行性，对实验有指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1引言

1.1异步电机控制技术的发展

1.1.1异步电机控制理论发展概述

1.1.2矢量控制和直接转矩控制原理

1.1.3电力电子器件的发展

1.2异步电机参数辨识技术的发展

1.2.1异步电机参数辨识的意义

1.2.2异步电机参数辨识技术的发展

1.2.3异步电机参数辨识方法总结

1.3论文研究主要内容

2异步电机数学模型及参数重要性分析

2.1异步电机数学等效模型分析

2.1.1等效模型

2.1.2电机学实验参数测定

2.2异步电机矢量控制对电机参数的要求

2.2.1异步电机控制理论对参数精确性的要求

2.2.2异步电机参数变化对控制性能的影响仿真分析

2.3本章小节

3异步电机参数离线自整定

3.1异步电机参数离线自整定研究

3.2定子电阻离线辨识

3.2.1硬件实现方式

3.2.2测定电阻算法实现

3.3转子电阻、电感离线辨识

3.3.1单相SPWM短路实验

3.3.2傅立叶变换(FFT)算法

3.3.3相关函数法

3.3.4输出电压重构

3.3.5卡尔曼滤波

3.4励磁电感离线辨识

3.4.1电压空间矢量SVPWM空载实验

3.4.2基于瞬时功率的励磁电感计算方法

3.5异步电机参数离线自整定补偿研究

3.5.1导通压降补偿方法

3.5.2开关延时补偿方法

3.5.3死区时间补偿方法

3.6本章小节

4异步电机参数辨识实验系统硬件实现

4.1实验系统总体结构图

4.2主电路部分

4.2.1主电路结构

4.2.2 IGBT驱动保护电路

4.2.3逻辑保护电路

4.3控制电路部分

4.3.1控制电路结构

4.3.2电源单元

4.3.3 2407最小系统

4.3.4模拟信号采集处理单元

4.4双DSP控制电路系统

4.4.1控制电路系统结构

4.4.2系统工作原理

4.4.3软件控制原理

4.5本章小节

5异步电机参数辨识实验系统软件实现

5.1实验系统软件

5.1.1实验系统软件介绍

5.1.2数字定标原理

5.2软件流程及实现

5.2.1主程序流程

5.2.2三部分实验子程序流程

5.2.3 SPWM和SVPWM中断程序流程

5.3本章小节

6异步电机参数离线自整定仿真及实验结果

6.1参数离线自整定仿真及实验波形分析

6.1.1测量定子电阻实验仿真和实验波形及分析

6.1.2单相SPWM短路实验仿真和实验波形及分析

6.2常规电机学实验结果

6.3参数离线自整定结果

7异步电机参数在线辨识研究

7.1参数在线辨识提出

7.2异步电机定转子电阻的在线辨识

7.3本章小节

8结论

参考文献

作者简历