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感应电机变频调速系统经过多年的发展,己广泛应用于变速传动领域。在感应电机变频调速系统的多种控制方法中,矢量控制是调速性能最好、应用最为广泛的方法之一。然而对于矢量控制系统,转速传感器的安装维护是其最大的麻烦。因此无速度传感器矢量控制成为交流调速领域内的研究热点之一。为拓展矢量控制系统恒功率调速范围,弱磁调速性能成为另一重要研究课题。本文在深入分析研究感应电机矢量控制理论、无速度传感器控制理论和感应电机弱磁调速理论的基础上,重点对无速度传感器矢量控制和弱磁区域的矢量控制进行了仿真和系统实验。完成的主要内容如下:
在深入分析矢量控制理论的基础上,对实验室已有的有速度传感器矢量控制程序进行了完善和优化,一台110kW电机的实验结果表明,系统具有良好的起动、停车、调速及抗负载扰动等动态及稳态性能。
在无速度传感器矢量控制方面,本文对现有文献中的转速辨识方法进行了深入研究和实验对比。实验结果表明,基于无功功率的模型参考自适应转速辨识存在起动时估算转速收敛慢,低速辨识效果差,发电制动状态不稳定的问题。本文利用无速度传感器矢量控制系统的转速辨识误差传递函数分析了该转速估算方法存在不稳定性问题的原因,和实验结果吻合。
为了提高无速度传感器矢量控制系统的低速性能,解决系统发电制动状态不稳定的问题,研究了一种基于改进反电动势的模型参考自适应转速估算方法,实验结果表明,和基于无功功率的模型参考自适应转速辨识方法相比,该方法在起动、低速及发电制动等状态运行稳定,正反转和停车制动过程中转速按线性规律变化,可以在1Hz稳定运行,正反转时系统线性穿越零频率点。收到了较好的转速辨识和系统控制效果。
弱磁调速方面,深入研究和比较了传统的“1/ωr”弱磁法、带转矩电流补偿的“1/ωr”弱磁法及最佳电流分配法,仿真结果表明最佳电流分配法在转速达到2.3倍额定转速的情况下仍然可以恒功率运行,且系统稳定。因此是最佳的弱磁调速方法。受到实验设备的限制,在1.5倍额定转速附近的实验结果表明,以上三种方法具有基本相似的性能。
参考有速度传感器矢量控制系统的弱磁控制方法,在无速度传感器矢量控制系统的基础上,实现了最佳电流分配方法的弱磁调速,实验结果表明无速度传感器矢量控制系统的弱磁调速控制具有一定的调速性能。
无速度传感器矢量控制及弱磁调速实验在实验室基于TMS320LF2407A的交流调速实验平台上完成。论文对实验平台及软件编程进行了简单的介绍。
在深入分析矢量控制理论的基础上,对实验室已有的有速度传感器矢量控制程序进行了完善和优化,一台110kW电机的实验结果表明,系统具有良好的起动、停车、调速及抗负载扰动等动态及稳态性能。
在无速度传感器矢量控制方面,本文对现有文献中的转速辨识方法进行了深入研究和实验对比。实验结果表明,基于无功功率的模型参考自适应转速辨识存在起动时估算转速收敛慢,低速辨识效果差,发电制动状态不稳定的问题。本文利用无速度传感器矢量控制系统的转速辨识误差传递函数分析了该转速估算方法存在不稳定性问题的原因,和实验结果吻合。
为了提高无速度传感器矢量控制系统的低速性能,解决系统发电制动状态不稳定的问题,研究了一种基于改进反电动势的模型参考自适应转速估算方法,实验结果表明,和基于无功功率的模型参考自适应转速辨识方法相比,该方法在起动、低速及发电制动等状态运行稳定,正反转和停车制动过程中转速按线性规律变化,可以在1Hz稳定运行,正反转时系统线性穿越零频率点。收到了较好的转速辨识和系统控制效果。
弱磁调速方面,深入研究和比较了传统的“1/ωr”弱磁法、带转矩电流补偿的“1/ωr”弱磁法及最佳电流分配法,仿真结果表明最佳电流分配法在转速达到2.3倍额定转速的情况下仍然可以恒功率运行,且系统稳定。因此是最佳的弱磁调速方法。受到实验设备的限制,在1.5倍额定转速附近的实验结果表明,以上三种方法具有基本相似的性能。
参考有速度传感器矢量控制系统的弱磁控制方法,在无速度传感器矢量控制系统的基础上,实现了最佳电流分配方法的弱磁调速,实验结果表明无速度传感器矢量控制系统的弱磁调速控制具有一定的调速性能。
无速度传感器矢量控制及弱磁调速实验在实验室基于TMS320LF2407A的交流调速实验平台上完成。论文对实验平台及软件编程进行了简单的介绍。