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对于电机驱动系统来说,准确的磁链观测是对电机实现精确控制的前提,异步电机的无速度传感器转子磁链定向控制也不例外。磁链观测器不仅直接影响到电机的控制精度,它还关系到电机驱动系统是否能够稳定的运行。为了实现对电动汽车中异步电机的无速度传感器转矩控制,本文采用了速度自适应磁链观测器来对转子磁链进行观测。主要研究内容有以下几个方面:
1.基于Lyapunov稳定性理论,阐述了磁链观测器中速度自适应机制的选择方法,说明了传统速度自适应机制的不足。通过选取合适的Lyapunov函数给出了两种改进方法即定子电流矢量旋转方法与基于正实性的反馈矩阵校正方法,在此基础上提出了基于正实性的反馈矩阵校正方法中反馈矩阵设计的指导原则。
2.着重分析了速度自适应观测器在低速再生制动区域出现的不稳定现象。提出了基于扩展后的自适应观测器系统矩阵特征值的分析方法,并采用奇异扰动理论进行相应的降阶简化,给出了无速度传感器异步电机控制的全稳定条件。
3.分析了主要电机参数对磁链观测的影响,描述了励磁电感以及转子电阻对磁链观测准确度的影响。详细介绍了定子电阻在低速下对速度自适应磁链观测器的影响,结合前述两种不同的稳定办法讨论了同时进行定子电阻在线辨识的可行性。
4.针对弱磁运行下的观测器提出了新的特征值配置方法。由于高速下对观测器快速响应速度的要求以及控制算法离散化的问题,传统速度自适应磁链观测器在高速下出现的转速估计环增益衰减以及发生观测磁链振荡的现象。为此,本文修正了高速弱磁调速区域的转速估计环节参数设计方法,提出了一种新的磁链观测器特征值配置方法以保证观测器在高速下对磁链进行准确观测。
5.在基于Infineon公司最新型的Tricore系列TC1797控制器的试验平台上实现了对异步电机无速度传感器转矩控制,克服了低速再生制动区域出现不稳定的问题,验证了所提出的适用于高速弱磁区域观测器的特征值配置方法。