论文部分内容阅读
异步电机具有结构简单、造价低廉、性能稳定等特点,广泛应用于工业领域的各个方面。近年来,随着电力电子技术的发展以及电机控制微处理器的进步,复杂电机控制算法的应用成为可能,电机控制技术不断得到发展,高性能电机控制技术纷纷涌现,异步电机的调速性能有了极大提高。矢量控制需要转速信息。无速度传感器矢量控制免除了速度传感器带来的种种缺点,具有更高的可靠性和更低的系统成本,是近年来国际电气传动领域研究的热点。本文对异步电机的无速度传感器矢量控制的理论、应用技术和数字实现等方面进行了研究。
本文对当前常用的多种异步电机无速度传感器矢量控制方案进行了简要的介绍和分析,比较了各自的优缺点。经过综合比较,选取了基于龙贝格观测器的无速度传感器方案作为本文使用的无速度传感器控制方案。根据异步电机在定子两相静止坐标系下的数学模型,推导了异步电机的状态空间方程。以此为基础构建了异步电机在定子两相静止坐标系下的龙贝格观测器。根据模型参考自适应理论,以异步电机本身为参考模型、龙贝格观测器为可调模型,应用稳定性理论推导获得了转子速度的自适应律,构建了异步电机无速度传感器的模型参考自适应系统。通过系统仿真验证了该异步电机无速度传感器控制方案的有效性和可行性。
以采用TMS320F2812 DSP作为控制核心的异步电机数字控制硬件电路为基础,本文设计和构建了异步电机无速度传感器矢量控制软件平台,实现了异步电机的数字化自动控制。针对TMS320F2812的特点,对控制系统进行了离散化和标幺化,同时对数字化控制中的AD采样以及死区补偿等技术进行了研究。
本文在异步电机驱动平台上实现了基于龙贝格观测器的无速度传感器矢量控制方案。实验采用转子磁场定向下的直接磁场定向矢量控制方案,通过实验考察了该无速度传感器矢量控制系统在不同转速指令下的稳态效果和动态响应,重点考察了突加负载情况下的转矩响应。实验结果表明,本文采用的异步电机无速度传感器矢量控制方案具有良好的稳态跟踪效果和动态性能,同时对定转子电阻参数的变化具有一定的鲁棒性。
本文对转子磁链变化时的转矩和磁链的动态解耦问题进行了研究。分析了转子磁链变化对转矩和转速造成波动的原因,提出了转矩电流指令前馈补偿的动态解耦方法。该方法根据转子磁链的幅值对转矩电流分量的指令值进行前馈补偿,具有简单实用等优点。本文通过仿真和实验对该方法进行了验证。结果表明该动态解耦方法对磁链变化引起的转矩和转速的波纹具有明显的平抑效果。