异步电机矢量控制下的电机参数辨识

论文摘要

异步电动机(本文中简称为异步电机)是目前应用最为广泛的动力设备,与其他电动机比较,它结构简单、运行可靠、成本较低且坚固耐用。随着矢量控制和直接转矩控制方法的逐渐成熟,异步电机调速技术在变频器、伺服系统、电梯驱动等领域得到了广泛应用。对于上述两种控制策略,它们的实现需要尽可能精确地给定电机参数,然而电机参数一般在电机铭牌中不会标注,而且同一台电机的电机参数会随着实际工况产生波动。因此,电机参数的辨识,尤其是在线辨识对于异步电机调速系统具有非常重要的意义。本文对异步电机矢量控制下的参数辨识问题展开了详细的讨论,在引出异步电机模型和矢量控制之后,首先对电机参数的离线辨识方法分两种情况进行了描述,而后定性的分析了电机参数失准对磁链、转矩、调速响应速度等几个方面的影响,最后应用卡尔曼滤波方法对异步电机电机参数在线辨识问题展开了理论推导和仿真分析。作者还结合调速系统实际运行中常遇到的一些问题,如负载变化、系统模型不精确、测量误差等问题进行了讨论并完成了相应的仿真工作。最后,作者从控制系统的角度,分析了用于异步电机电机参数辨识时卡尔曼滤波算法的鲁棒性。理论推导和Simulink下的仿真结果证明,卡尔曼滤波算法可以应用于异步电机的电机参数在线辨识。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 交流调速发展历史
• 1.1.2 矢量控制中电机参数的重要性
• 1.2 研究现状
• 1.3 论文主要内容
• 第二章 三相异步电机数学模型和矢量控制原理
• 2.1 三相异步电机在静止坐标系上的数学模型
• 2.2 坐标变换原理与应用
• 2.2.1 变换矩阵及确定原则
• 2.2.2 3S/2S 变换
• 2.2.3 2S/2R 变换
• 2.2.4 异步电动机在两相静止坐标系上的数学模型
• 2.2.5 异步电动机在两相同步旋转坐标系上的数学模型
• 2.3 矢量控制原理
• 2.3.1 矢量控制思想
• 2.3.2 以转子磁场定向的三相异步电动机模型
• 2.4 三相异步电动机状态空间表达式
• 2.5 本章小结
• 第三章 三相异步电机电机参数的离线辨识
• 3.1 堵转空载实验法
• 3.1.1 空载试验
• 3.1.2 堵转试验
• 3.1.3 参数分离
• 3.2 电机静态计算法
• 3.3 本章小结
• 第四章 电机参数变化对矢量控制系统的影响
• 4.1 电机参数变化因素
• 4.2 电机参数失调对矢量控制系统的影响分析
• 4.2.1 转子电阻失调对转子磁链观测值的影响
• 4.2.2 转子电阻失调对电磁转矩的影响
• 4.2.3 转子电阻失调对调速性能的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 异步电机参数的在线辨识
• 5.1 卡尔曼滤波原理
• 5.2 扩展卡尔曼滤波法估计转子电阻
• 5.3 转子电阻 EKF 估计算法的一般情况仿真
• 5.4 负载转矩变化下的转子电阻 EKF 估计算法
• 5.4.1 恒转矩负载
• 5.4.2 阶跃负载
• 5.4.3 恒功率负载
• 5.4.4 二次方律负载
• 5.5 简化 EKF 估计算法
• 5.5.1 降阶 EKF 算法
• 5.5.2 工程用简化 EKF 算法
• 5.6 转子电阻 EKF 估计算法的鲁棒性分析与仿真
• 5.6.1 系统模型扰动分析与仿真
• 5.6.2 测量扰动分析与仿真
• 5.7 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文