基于交互式MRAS模糊自适应异步电机无速度传感器矢量控制研究

论文摘要

本文在基于无速度传感器矢量控制的基础上，对异步电机矢量控制的工作原理做了简要介绍，并结合空间矢量调制技术（SVPWM），为实现异步电机的高性能的交流调速做好铺垫。在诸多无速度传感器矢量控制研究方法中，本文采用基于超稳定性理论的模型参考自适应法（MRAS）来改进优化转速估计的精度，主要考虑到其理论简单，比较容易实现，且系统动静态性能好，鲁棒性高，抗干扰能力强。根据模型参考自适应理论选择改进型电压模型作为转速估计的参考模型，两相旋转坐标系下的电流模型为可调模型，由波波夫超稳定性理论得出转子磁链稳态差值，再经自适应控制器获得转速信号。同时从电机状态方程式可以得出，电机定子电阻的变化对转速估计精度影响很大，基于这一点出发，由模型参考自适应理论使用的前提条件，根据把电压模型作为定子电阻估计可调模型，电流模型作为其参考模型，组成定子电阻辨识模块，与转速辨识模型形成了交互式MRAS系统，有效提高了该系统对电机定子电阻变化的鲁棒性。同时在转速辨识模块采用了模糊自适应PI控制器，克服了电机数学模型不精确带来的系统转矩脉动大的问题，提高系统的动态性能。最后通过Simulink搭建交互式MRAS模糊自适应异步电机无速度传感器矢量控制系统模型，并对相关模块做了仿真分析，结果表明，该方法在高性能的异步电机调速系统中切实可行。本文是作者在充分吸取前人所取得成果之后，所获得一点研究进展，希望能给后者起到抛砖引玉的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的背景和意义
• 1.2 交流变频调速的现状和展望
• 1.2.1 电力电子技术的发展
• 1.2.2 脉宽调制技术（PWM）的发展
• 1.2.3 微控制器的发展
• 1.2.4 交流变频调速控制方式的发展
• 1.3 矢量控制系统
• 1.3.1 矢量控制方案
• 1.3.2 无速度传感器矢量控制技术研究现状与发展
• 1.4 本文所研究内容与创新点
• 第二章 矢量控制基本原理
• 2.1 矢量控制理论
• 2.1.1 矢量控制基本原理
• 2.1.2 坐标变换
• 2.1.3 异步电机数学模型
• 2.2 转子磁场定向控制
• 2.2.1 磁场定向方案选择
• 2.2.2 转子磁场定向矢量控制原理
• 2.3 空间矢量调制（SVPWM）技术
• 2.3.1 SVPWM 工作原理
• 2.3.2 SVPWM 实现
• 2.3.3 SVPWM 下转速控制
• 2.4 转子磁链观测
• 2.4.1 开环磁链观测模型
• 2.4.2 闭环磁链观测模型
• 第三章 交互式 MRAS 模糊自适应异步电机无速度传感器矢量控制
• 3.1 无速度传感器矢量控制系统
• 3.1.1 研究方法的选取
• 3.1.2 交互式 MRAS 模糊自适应的无速度传感器矢量控制系统
• 3.2 交互式 MRAS 模糊自适应无速度传感器转速和定子电阻估算
• 3.2.1 模型参考自适应系统理论
• 3.2.2 模糊控制相关原理
• 3.2.3 模糊转速控制器设计
• 3.2.4 转速估计模块参考模型的选取
• 3.2.5 转速估计模块可调模型的选取
• 3.2.6 定子电阻的在线估计
• 第四章 交互式 MRAS 矢量控制系统 Simulink 仿真
• 4.1 基于交互式模型参考自适应（MARS）无速度传感器仿真
• 4.1.1 磁链观测模块
• 4.1.2 SVPWM 模块
• 4.1.3 交互式 MRAS 转速、定子电阻模块
• 4.1.4 模糊自适应 PI 转速控制器模块
• 4.2 仿真结果分析
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A
• 附录 B