异步电机无速度传感器矢量控制系统的研究

论文摘要

随着电力电子技术的进步,计算机技术的飞跃发展,以此为基础的交流电机调速技术也取得了长足的进步,异步电机的无速度传感器矢量控制技术作为现代交流传动控制的一个重要研究方向,逐渐成为研究的热点。本文在掌握无速度传感器矢量控制原理的理论基础上,对基于模型参考自适应系统和基于转速自适应转子磁链观测器的矢量控制系统进行了仿真,并对实现系统所需的软硬件进行了设计。首先分别对交流电机控制技术和无速度传感器矢量控制技术的发展过程进行了综述,归纳并比较了各种控制方法的优缺点。接着阐述了矢量控制、坐标变换、空间电压矢量调制的基本原理,并介绍了异步电机在不同坐标系下的数学模型,为进一步研究异步电机无速度传感器矢量控制提供了理论基础。其次介绍了基于模型参考自适应系统和基于全阶速度自适应转子状态观测器的两类无速度传感器矢量控制的原理,并对后者的状态观测方程、转速自适应规律、反馈增益矩阵进行了详细的推导。在此基础上,在MATLAB/Simulink环境下对基于模型参考自适应系统和基于全阶速度自适应转子状态观测器的无速度传感器矢量控制系统进行了仿真,并对仿真结果进行了对比、分析。最后,本文以TMS320F2810 DSP为核心,进行了无速度传感器矢量控制系统的软硬件设计。仿真结果表明本文所采用的两种无速度传感器矢量控制系统是有效的、合理的。由于全阶速度自适应转子状态观测器采用了误差校正环节,其转速估算的精度比模型参考自适应系统的估算精度要高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 交流电机控制技术的发展与展望
• 1.2.1 交流电机控制技术的发展
• 1.2.2 交流电机控制技术的展望
• 1.3 交流电机无速度传感器矢量控制技术的现状及趋势
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 矢量控制及SVPWM 的基本原理
• 2.1 异步电机矢量控制的基本思想
• 2.1.1 矢量控制的坐标变换
• 2.1.2 转子磁场定向的矢量控制系统
• 2.1.3 异步电机的数学模型
• 2.2 SVPWM 控制技术的基本原理
• 2.2.1 电压矢量与磁链矢量的关系
• 2.2.2 基本电压空间矢量
• 2.2.3 SVPWM 技术的关键问题
• 2.3 本章小结
• 第3章 无速度传感器控制的速度估算
• 3.1 模型参考自适应系统
• 3.1.1 参考模型可调模型和状态变量
• 3.1.2 确定自适应规律
• 3.2 全阶速度自适应转子状态观测器
• 3.2.1 状态估计方程与状态观测器
• 3.2.2 转速自适应规律
• 3.2.3 增益矩阵K 的确定及其简化
• 3.2.4 速度估算观测器的构成
• 3.3 本章小结
• 第4章 无速度传感器矢量控制系统仿真
• 4.1 基于模型参考自适应控制的转速估计系统仿真
• 4.1.1 矢量变换模块
• 4.1.2 SVPWM 仿真模块
• 4.1.3 MRAS 转子磁链观测及速度估算模块
• 4.1.4 系统仿真模型
• 4.2 全阶速度自适应转子状态观测器的转速估计系统仿真
• 4.2.1 状态观测器模块
• 4.2.2 系统的仿真模型
• 4.3 仿真结果及分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 无速度传感器矢量控制系统的设计
• 5.1 系统硬件设计
• 5.1.1 系统的主电路
• 5.1.2 系统的控制电路
• 5.2 系统软件设计
• 5.2.1 主程序流程图
• 5.2.2 PWM 中断子程序流程图
• 5.2.3 故障中断子程序流程图
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢