异步电机参数辨识方法研究

论文摘要

随着我国高速动车组的不断发展,高性能的牵引传动控制系统成为一个重要的研究课题。研究动车组牵引电机参数辨识方法,对提高牵引传动控制性能起着重要的作用。本课题依托国家科技支撑计划项目“高速列车牵引传动与制动”的子课题“电机参数辨识方法研究”,对小功率异步电机参数的离线辨识方法与在线辨识方法进行了相关研究,为研究牵引电机参数辨识方法打下基础。本论文研究了一套能够检测异步电机参数的离线辨识算法。设计了直流实验,并利用额定电流法辨识定子电阻；设计了SPWM短路实验,并利用有功分量与无功分量的关系辨识转子电阻和定、转子漏感；设计了SVPWM空载实验,并利用有功分量与无功分量的关系辨识互感。在该算法中,利用相关函数的方法计算功率因数、电压、电流幅值。其次,本论文研究了矢量控制系统中转子电阻在线辨识算法。通过电机的动态误差模型,设计了相应的自适应律,并在MATLAB/SIMULINK环境下,通过对阶跃响应和跟踪响应仿真分析,验证了转子电阻在线辨识算法的可行性。在此基础上,搭建了带转子电阻在线辨识的矢量控制系统MATLAB/SIMULINK仿真模型,通过对矢量控制系统中给定磁链与实际磁链进行分析,验证了在矢量控制系统中转子电阻在线辨识算法的正确性。最后,基于TMS320F2812控制器的两电平实验平台,编写了参数离线辨识和矢量控制系统中转子电阻在线辨识算法程序。通过对异步电机参数离线辨识实验结果与传统实验测试结果对比分析,验证了离线辨识算法的可行性；通过对转子电阻在线辨识实验结果与转子电阻传统实验测试结果对比分析,验证了该矢量控制系统中转子电阻在线辨识算法的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 异步电机参数辨识国内外研究现状
• 1.3 论文研究的主要内容
• 第2章 参数对控制系统影响理论分析
• 2.1 矢量控制基本理论
• 2.1.1 异步电机数学模型分析
• 2.1.2 间接磁场定向矢量控制基本理论
• 2.2 参数对矢量控制性能影响分析
• 2.3 参数对无速度传感器控制影响分析
• 2.3.1 参数对转差频率法估算速度的影响
• 2.3.2 参数对模型参考自适应估算速度的影响
• 2.3.3 参数对自适应磁链观测器估算速度的影响
• 第3章 异步电机参数离线辨识算法研究
• 3.1 异步电机参数测试的传统实验方法
• 3.1.1 T型等效电路模型
• 3.1.2 测试方法
• 3.2 定子电阻离线辨识
• 3.2.1 方案设计
• 3.2.2 定子电阻辨识算法
• 3.3 转子电阻和定、转子漏感离线辨识
• 3.3.1 方案设计
• 3.3.2 对称规则采样型正弦脉宽调制
• 3.3.3 相关函数信号处理方法
• 3.3.4 转子电阻和定、转子漏感辨识算法
• 3.4 互感离线辨识
• 3.4.1 方案设计
• 3.4.2 空间电压矢量调制（SVPWM）算法
• 3.4.3 互感辨识算法
• 第4章 矢量控制系统中转子电阻在线辨识算法研究
• 4.1 模型参考自适应系统的基本思想
• 4.1.1 模型参考自适应系统的原理
• 4.1.2 基于Lyapunov稳定性理论自适应律的设计
• 4.2 基于MRAS的转子电阻在线辨识
• 4.2.1 异步电机动态误差模型
• 4.2.2 转子电阻在线辨识算法
• 4.3 仿真分析
• 4.3.1 转子电阻在线辨识算法仿真模型
• 4.3.2 阶跃响应仿真分析
• 4.3.3 跟踪响应仿真分析
• 4.3.4 矢量控制系统中转子电阻在线辨识仿真分析
• 第5章 异步电机参数辨识实验
• 5.1 小功率实验平台硬件电路介绍
• 5.2 系统软件设计
• 5.2.1 变量标么化与数字定标
• 5.2.2 离线辨识算法程序设计
• 5.2.3 矢量控制系统中转子电阻在线辨识算法程序设计
• 5.3 异步电机参数测试传统实验
• 5.3.1 传统实验测试结果
• 5.3.2 传统实验测试结果与厂家提供参考值对比分析
• 5.4 离线辨识实验
• 5.4.1 实验波形及分析
• 5.4.2 离线辨识结果
• 5.4.3 离线辨识结果与传统实验结果对比分析
• 5.5 矢量控制系统中转子电阻在线辨识实验
• 5.5.1 矢量控制闭环系统实验波形
• 5.5.2 矢量控制中转子电阻在线辨识结果及分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文