基于三电平矢量变频器的电机参数辨识的研究

论文摘要

变频器作为节能应用与速度工艺控制中越来越重要的自动化设备,得到了快速的发展和广泛的应用。随着对变频器电压等级和性能的要求越来越高,三电平矢量变频器成为今后发展的一个热点。电机参数的精确度是决定三电平矢量变频器性能好坏的一个重要因素。本文主要研究了根据电机手册计算其参数的方法、改进传统实验的方法、基于最小二乘的感应电机参数辨识的方法、基于参考模型的感应电机参数辨识。指出了根据电机手册计算其参数的算法的简单性和可行性,但是也提出了这种方法只有在工频电机的情况下才使用,没有考虑三电平的系统所带来影响的问题。改进传统实验的方法是通过三个具体的实验辨识出了电机的参数。这些实验中考虑了三电平系统的特殊性,是非常可靠的。基于最小二乘的电机参数辨识的方法从传统改进实验的单相实验来进行改进。以上的几种方法都属于离线辨识的范围,为了进一步提高变频器的性能,需要对某些参数进行在线辨识。通过分析可以得到转子时间常数对系统的影响最大,为此这里提出一种基于转子磁链的参考模型来辨识转子时间常数的方法。分析了系统的鲁棒性并设计了一种改进的算法,使得系统对负载转矩具有很好的鲁棒性。在N(?)ATLAB/Simulink环境下对这几种辨识算法搭建仿真模型,证明上述辨识算法的有效性。实验中处理了一些关键的技术：提出了中点电位的控制方法,定子电压采用电压重构的方法并且考虑了死区补偿带来的影响,电流是采用滤波的方法得到。最后论文介绍了实现参数辨识的硬件平台。该平台以TMS320F28335和CPLD为控制核心,并对相应的外围电路做了介绍。以改进传统实验的算法为辨识算法进行了实际实验,获得了令人满意的实验结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外电机参数辨识技术研究的现状
• 1.3 电机参数变化的因素和对控制系统的影响分析
• 1.3.1 电机参数变化的因素
• 1.3.2 转子时间常数变化对矢量控制的影响
• 1.4 三电平矢量变频器电机参数辨识的几个关键性问题
• 1.4.1 中点电压的控制
• 1.4.2 定子电流的滤波和电压的重构
• 1.5 研究的背景和意义
• 1.6 主要研究内容及安排
• 第2章 改进的传统实验电机参数辨识方法
• 2.1 根据异步电机的技术手册计算其参数
• 2.2 基于三电平矢量变频器的改进传统实验电机参数辨识方法
• 2.2.1 三电平逆变器的拓扑结构
• 2.2.2 改进的传统实验方法原理
• 2.2.3 SVPWM算法和电流电压的检测处理
• 2.2.4 改进的传统实验方法的仿真
• 2.3 本章小结
• 第3章 最小二乘电机参数辨识方法
• 3.1 最小二乘原理及递推最小二乘算法
• 3.1.1 基本最小二乘的思想
• 3.1.2 递推最小二乘
• 3.2 最小二乘电机参数辨识方法
• 3.2.1 电机最小二乘线性模型的导出
• 3.2.2 电机最小二乘线性模型辨识中关键技术的解决
• 3.3 基于三电平变频器的最小二乘电机参数辨识的方法仿真
• 3.4 本章小结
• 第4章 参考模型自适应电机参数辨识方法
• 4.1 模型参考自适应的理论
• 4.1.1 MRAS基本思想
• 4.1.2 自适应率的设计
• 4.2 参考模型自适应电机参数辨识方法
• 4.3 基于三电平变频器的参考模型自适应电机参数辨识方法的仿真
• 4.4 基于三电平变频器的改进辨识算法及仿真
• 4.5 本章小结
• 第5章 样机硬件设计与辨识实验
• 5.1 三电平矢量变频器硬件设计
• 5.1.1 主回路
• 5.1.2 控制电路
• 5.2 系统的软件设计
• 5.3 实验结果及其分析
• 5.3.1 直流实验的实验结果
• 5.3.2 单相实验的实验结果
• 5.3.3 空载实验的实验结果
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文