论文题目: 感应电机矢量控制系统的研究与仿真
论文类型: 硕士论文
论文专业: 控制理论与控制工程
作者: 梁云朋
导师: 陈铁军
关键词: 感应电机,矢量控制,磁链观测器,仿真,参数敏感性
文献来源: 郑州大学
发表年度: 2005
论文摘要: 在拖动系统中为了获得高动态特性,就必须对电机的转矩进行精确控制。以感应电机为核心的交流拖动系统为了获得电机的高动态特性,对应于转子磁链向量的定子电流的两个分量励磁分量和转矩分量必须进行合适的解耦合。出于成本和可靠性的考虑,间接矢量控制系统,即基于转子磁链位置估计的矢量控制系统在实际中得到了广泛的应用。但是间接矢量控制系统对电机参数具有依赖性,因为它利用电机的模型参数来获取转子磁链。由于系统运行过程中的温升、磁饱和等因素会导致电机的参数发生变化,参数变化势必会影响拖动系统的动态性能并且可能会导致系统的不稳定运行。为了解决交流拖动系统矢量控制的这一问题,人们提出了很多解决办法。但是它们大多还要利用电机的一些参数因而限制了这些方法在实践中的应用。例如有人提出通过调节磁场的储能这一简单和有效的方法来解决参数依赖性问题。但这个方法本身需要电机的某些参数。还有基于增广卡尔曼滤波或迭代最小二乘法以及一些依赖于电机参数的自适应算法也出现了,但是这些方法计算量很大,并且电机的内在特征难以全面被辨识,因而难以应用。 本文针对间接矢量控制系统的参数依赖性问题提出了一种新方法。即转子磁链自适应观测矢量控制方法。这一方法不需要事先掌握电机的任何参数信息如:定转子电感,互感,电阻等,只需电机运行中的已知信息转速,定子电压、电流就可以准确估计出转子磁链。一方面在转子坐标系上基于严格正实误差传递函数模型从理论上证明了该方法的稳定性和收敛性。另一方面做了大量的仿真试验,对系统的性能如静态特性、动态特性、参数变化的影响以及系统干扰的影响做了深入的研究。同时给出了仿真系统的主要结构、算法和仿真结果。仿真结果显示:基于转子磁链自适应观测器的矢量控制系统具有很多突出的优点。首先它对系统参数变化和各种系统干扰具有抑制性,这就基本解决了矢量控制系统对电机参数的敏感性。其次也从实践上证明了自适应算法的稳定性、收敛性。特别是当电机参数发生变化时控制系统仍能保持性能基本不发生变化。从而表明基于转子磁链自适应观测的矢量控制系统对参数变化具有不敏感性。所以系统就具有很强的鲁棒性。
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1．1 交流调速系统的历史与现状
1．2 电气传动系统中的智能控制
1．3 交流传动系统的自适应控制
第2章 异步电动机的多变量数学模型
2．1 异步电动机动态数学模型的性质
2．2 三相异步电动机在三相静止坐标系上的数学模型
2．2．1 电压方程
2．2．2 磁链方程
2．2．3 运动方程
2．2．4 转矩方程
2．3 坐标变换和变换阵
2．3．1 坐标变换阵
2．3．2 三相/两相变换(3s/2s变换)
2．3．3 两相/两相旋转变换(2s/2r变换)
2．3．4 直角坐标/极坐标变换(K/P变换)
2．3．5 由三相静止坐标系A、B、C到任意两相旋转坐标系上的变换
2．4 异步电动机在任意两相旋转坐标系上的数学模型
第3章 三相异步电动机矢量控制原理及仿真
3．1 异步电动机的转矩模型
3．1．1 T型等效电路
3．1．2 突出转子磁链的T-I型等效电路
3．2 异步电动机在两相同步旋转坐标系上按转子磁场定向的数学模型
3．3 矢量控制的实现
3．3．1 矢量控制的原理
3．3．2 矢量控制的基本方程式
3．4 基于MATLAB的电机模型仿真
第4章 转子磁链自适应观测器在矢量控制系统中的应用
4．1 概述
4．2 矢量控制系统对电动机参数的敏感性
4．3 自适应控制的基本思想
4．3．1 异步电动机在转子坐标系下数学模型
4．3．2 感应电动机的复变量状态方程描述
4．4 感应电机的参数辨识
4．4．1 两相静止坐标系下感应电机的参数辨识
4．4．2 转子坐标系下感应电机的参数辨识
4．5 具有转子磁链自适应观测器的矢量控制系统的仿真
4．5．1 感应电机自适应矢量控制系统的仿真
4．5．2 仿真结果
第5章 结论与展望
参考文献
致谢
附录1 攻读硕士学位期间发表的学术论文
发布时间: 2005-10-25
参考文献
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