感应电机无速度传感器矢量控制系统研究

作     者：牛春光 

作者单位：西安科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：贺虎成

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：感应电机 矢量控制技术 扩展状态观测器 转速辨识 

摘      要：感应电机无速度传感器矢量控制系统,具备矢量控制技术的独特优势,还解决了速度传感器带来的种种弊端,在降低调速系统成本、提高可靠性和提升系统调速性能等方面效果显著,因此该技术已成为全球电力传动方向的一大研究热点。但在辨识转速的模型参考自适应(MRAS)系统中,电压型磁链观测器存在纯积分环节,其导致速度辨识不准,系统稳定性降低。鉴于此,本文主要做了以下工作。首先,本文对矢量坐标变换原理进行分析,并在此原理基础上分别推导了感应电机在三相静止、两相静止和两相旋转坐标系下的数学模型,建立了按转子磁场定向的感应电机矢量控制数学模型,利用电压空间矢量PWM调制技术,有效降低了电机输出转矩脉动,旋转磁场更趋近圆形。其次,基于扩展状态观测器(ESO)的原理建立了新的转子磁链观测方案,在MRAS辨识转速的基础上,以扩展状态观测器作为磁链观测的参考模型,以电流磁链观测器作为磁链观测的可调模型,依据波波夫超稳定性理论,推导出合理并保证系统稳定的转速辨识自适应律,得到精确的电机转速。最后,利用理论分析结论,在Matlab仿真软件中搭建了无速度传感器矢量控制系统,验证转速辨识方法。设计并建立以TMS320F28335芯片为控制核心的实验硬件平台,在CCS软件环境下编写电机矢量控制程序,对一台1.1kW电机进行调速及加减负载实验。通过搭建的仿真系统和实验平台验证,基于扩展状态观测器原理的电机磁链观测方法和转速辨识方法具备极强的可行性,对电机参数变化、负载扰动鲁棒性强,电机转速辨识精度高。