无速度传感器异步电机直接转矩控制系统的研究

作     者：崔少博 

作者单位：西安科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：蔡文皓;高明卿

授予年度：2018年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：异步电机 直接转矩控制系统 改进的定子磁链观测器 分数阶PIλ控制器 无速度传感器 模型参考自适应 

摘      要：近几年来,交流调速技术中的直接转矩(DTC)控制方法因控制方法简单,且动静态性能良好而被广泛应用到各类电机控制中。本课题研究了基于无速度传感器的直接转矩控制系统的原理以及控制方法。传统定子磁链观测器大多采用积分器构成的电压模型,由于其结构简单且只受定子电阻一个参数影响,在高速域中拥有较好的观测精度。但在低速运行时,它会产生直流偏置误差和积分初始值误差进一步影响定子磁链观测精度,也会使系统转矩脉动增大。因此,本文采用一种带有幅值补偿的低通滤波器作为定子磁链观测器。在工业控制领域中的交流电机被广泛应用,它的传动系统是一个复杂的动态力学系统,存在着齿轮间隙、摩擦、基础振动等非线性因素,此时系统的分数阶特性变的不容忽视。为了降低交流电机传动系统的噪声和振动,在交流电机驱动系统中引入了分数阶控制,它是对传统整数阶控制方法的拓展。把分数阶PIλ控制器用到交流电机调速系统中进行控制,通过仿真实验进行分数阶与整数阶系统的比较说明分数阶PIλ控制器的可行性及其有效性,同时说明基于分数阶PIλ控制器的系统具有更好的收敛性和更多的自由度以及更快的动态响应能力,进而可以更好的控制电机。模型参考自适应方法是实现无速度传感器技术的关键,本文提出了一种基于定子侧变量基础上的新型MRAS系统。这个系统是根据波波夫超稳定性理论推导出速度自适应率。利用MATLAB/SIMULINK环境在直接转矩控制系统基础上引入改进的定子磁链观测器和分数阶PIλ控制器进行MRAS系统速度辨识准确性的验证。本文还在课题末尾以TMS320F28335作为所研究系统的控制器。在对各个硬件电路调试后,对整个系统进行了测试。实验结果表明,基于分数阶PIλ控制器的系统具有更好的控制能力。