无速度传感器直接转矩控制系统的仿真研究

论文摘要

直接转矩控制是继矢量控制之后交流传动领域中又一种新兴的控制技术,它省去了复杂的矢量变换,具有动态响应快、结构简单、易于实现等优点。无速度传感器技术是当前交流传动领域中的研究热点,由于速度传感器的安装不仅增加了系统的成本,而且存在安装不便、维修困难等缺点,因而用软件代替速度传感器来辨识转速,即无速度传感器技术,具有非常好的应用前景。本论文从异步电机的数学模型出发,介绍了直接转矩控制的基本原理,详细的分析了直接转矩控制的圆形磁链轨迹的控制方案,对圆形磁链轨迹的磁链调节器和转矩调节器进行了详细地阐述。本文对无速度传感器技术进行了深入的研究,着重分析了基于模型参考自适应的速度辨识算法,分别建立了基于磁链和反电势的速度辨识方案的数学模型,并将它们应用到直接转矩控制系统中进行仿真比较,发现基于磁链的速度自适应辨识在中高速度范围有着理想的辨识效果;基于反电势的速度自适应辨识在低速度范围比磁链模型辨识性能好,为提高全速范围内的辨识精度,采用了两种辨识模型在高速到低速范围过渡时的切换,同时用遗传算法在线优化自适应律来解决辨识模型切换引起的较大的转矩脉动。仿真结果验证了这种变结构速度辨识的效果很好。本论文用Matlab/Simulink软件对直接转矩控制圆形磁链轨迹的控制方案进行了详尽的仿真,构建了不同速度范围的辨识方案的仿真模型,并将它们直接应用于直接转矩控制系统,对无速度传感器的异步电机直接转矩控制系统进行了仿真研究。仿真结果证明我们采用的变结构速度辨识与参数智能优化相结合的方法可以有效的提高调速范围。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 交流调速控制策略的现状和发展
• 1.2 无速度传感器直接转矩控制国内外研究现状
• 1.2.1 直接转矩控制技术国内外发展概况
• 1.2.2 无速度传感器技术国内外研究现状
• 1.3 无速度传感器直接转矩控制存在的问题
• 1.4 本文所做的工作和意义
• 第二章 直接转矩控制基本理论及其计算机仿真
• 2.1 三相交流异步电机的数学模型
• 2.2 三相电压型逆变器数学模型和电压空间矢量
• 2.3 直接转矩控制的基本原理
• 2.3.1 定子磁链控制
• 2.3.2 定子磁链滞环设计与仿真模型
• 2.3.3 电磁转矩控制
• 2.3.4 电磁转矩滞环设计与仿真模型
• 2.4 直接转矩控制系统的计算机仿真
• 2.4.1 区域判断
• 2.4.2 最佳开关表的选择
• 2.4.3 仿真结果与结果分析
• 2.5 小结
• 第三章 基于模型参考自适应的异步电机转速辨识
• 3.1 模型参考自适应理论
• 3.2 基于磁链模型的模型参考自适应转速辨识
• 3.2.1 辨识模型
• 3.2.2 自适应律推导
• 3.2.3 磁链模型的 MRAS速度辨识仿真
• 3.3 基于反电势模型的模型参考自适应转速辨识
• 3.3.1 辨识模型
• 3.3.2 自适应律推导
• 3.3.3 反电势模型的MRAS速度辨识仿真
• 3.4 两种辨识模型的比较
• 3.5 小结
• 第四章 无速度传感器直接转矩控制系统的计算机仿真
• 4.1 低频域无速度传感器的计算机仿真
• 4.1.1 仿真结构框图
• 4.1.2 仿真结果及分析
• 4.2 中频段无速度传感器的计算机仿真
• 4.3 基于变结构转速辨识的直接转矩控制的计算机仿真
• 4.4 电机参数非线性对系统性能的影响
• 4.4.1 Rs变化对系统的影响
• 4.4.2 仿真结果与结果分析
• 4.5 小结
• 第五章 遗传算法对模型参考自适应律的在线优化
• 5.1 遗传算法基本原理
• 5.1.1 遗传算法概述
• 5.1.2 遗传算法特点
• 5.1.3 遗传算法算子
• 5.2 遗传算法对模型参考自适应律的在线优化
• 5.3 遗传算法优化结果
• 5.4 小结
• 第六章 结论和展望
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢