一种感应电机转速估计方法研究

论文摘要

磁场定向控制促进了交流调速系统的飞速发展,而感应电机无速度传感器矢量控制更是增强了系统的可靠性和简易性,已经成为研究的热点,其核心是如何准确地获取转速信息。本文研究基于转差频率控制的无速度传感器矢量控制系统,设计了改进的模型参考自适应转速估计系统,并证明了该方法的稳定性和收敛性。由于感应电机运行过程中定转子参数会随运行状态变化而变化,其中定子电阻和转子电阻的变化对转速估计和矢量控制系统的影响尤为明显。因此,为了能更精确的估计电机转速,设计了定子电阻和转子电阻的在线辨识模块。两个模块也都采用模型参考自适应系统,而在转速给定负阶跃处为了减小定子电阻辨识的波动对转速估计的影响,设计了定子电阻选择器;同时,为了使转速估计和转子电阻的辨识解耦,在励磁电流处叠加了小幅交流分量。在上述理论分析的前提下,利用MATLAB/Simulink建立了基于定转子电阻在线辨识的感应电机无速度传感器矢量控制系统。模拟电阻按实际规律变化,对参数辨识的转速估计系统和未进行参数辨识的系统分别进行了仿真,并换用不同的电机参数再次验证。仿真结果表明,定转子电阻在线辨识的转速估计系统能较准确地估计电机转速,体现了系统对参数变化的鲁棒性,并提高了矢量控制系统的动静态性能。为了验证仿真研究的正确性,做了电机启动和运行实验。将采样得到的电机定子电压和电流转换为数字量后输入到转速估计系统来估计转速,并跟实际测得的转速进行对比。实验结果表明,估计转速基本能跟踪实际转速变化,系统性能稳定。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 感应电机转速估计研究现状
• 1.2.1 开环计算法
• 1.2.2 模型参考自适应法
• 1.2.3 闭环构造法
• 1.2.4 状态观测器法
• 1.2.5 信号处理法
• 1.2.6 智能控制方法
• 1.3 本论文的主要工作
• 2 感应电机数学模型及矢量控制
• 2.1 不同坐标系下感应电机的数学模型
• 2.1.1 三相坐标系下感应电机数学模型
• 2.1.2 两相坐标系下感应电机数学模型
• 2.2 矢量控制原理
• 2.3 坐标变换原理
• 2.4 本章小结
• 3 无速度传感器矢量控制系统
• 3.1 感应电机仿真模型
• 3.2 转子磁场定向控制
• 3.2.1 直接磁场定向控制
• 3.2.2 间接磁场定向控制
• 3.3 转速估计系统设计
• 3.3.1 模型参考自适应理论
• 3.3.2 基于超稳定性和正性方法的系统设计
• 3.3.3 超稳定性定理
• 3.3.4 模型参考自适应转速估计方法分类
• 3.3.5 基于转子磁链误差的模型参考自适应系统设计
• 3.3.6 仿真分析
• 3.4 本章小结
• 4 感应电机的参数辨识
• 4.1 引言
• 4.2 定子电阻辨识
• 4.3 转子电阻辨识
• 4.4 总系统仿真
• 4.5 本章小结
• 5 实验分析
• 5.1 实验介绍
• 5.2 实验结果
• 5.3 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录