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《哈尔滨工业大学》 2011年
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永磁同步电机非线性及谐波参数的闭环辨识系统研究

石晶合  
【摘要】:电力驱动是各种机器设备的主要驱动方式,电机作为能源转换及运动执行部件,是电力驱动系统的重要组成部分。永磁同步电机转矩惯量比和可靠性高,节能效果好,在高端及传统领域均有广泛应用。然而,永磁同步电机参数的非线性及谐波使其动态及稳态控制性能降低,且目前为止,仅靠改进控制方法,其影响无法完全消除。参数辨识可基于电机的输入输出数据实时获取电机参数,是避免电机参数非线性及谐波的影响、提高电机控制性能的有效途径。本文在建立电机非线性及谐波参数辨识模型的基础上,分析并抑制闭环辨识系统环节误差对参数辨识的影响,对电机参数的闭环辨识方法进行深入研究,以实现对永磁同步电机参数的精确辨识及在线辨识的高动态品质,满足提高电机控制性能的要求。 为定量分析闭环辨识系统环节误差对电机参数辨识的影响,建立了考虑闭环系统电流及编码器角位移反馈误差、逆变器电压输出误差的永磁同步电机非线性及谐波参数闭环辨识模型。基于此辨识模型,得出了采用离线稳态参数辨识方法时,闭环辨识系统环节误差对电机参数辨识结果的影响规律。 在深入分析造成闭环系统电流和角位移反馈误差、逆变器电压输出误差原因的基础上,构建了电流状态观测器消除电流反馈滞后偏差;提出了基于磁场位置对电角度进行再校正的方法消除编码器角位移检测误差及谐波;建立了电流环半周期和全周期控制死区时间补偿数学模型,设计了双级电流状态观测器预测过零点电流,改进了死区时间补偿方法。通过对闭环系统关键环节误差的抑制,为电机非线性及谐波参数的辨识方法研究奠定了基础。 设计了基于波波夫(Popov)超稳定性的模型参考自适应系统(MRAS)在线辨识方法对电机非线性参数进行辨识,并构建了仿真平台进行验证。为改善参数辨识的动态品质,分析了线性前向通道极点选取、自适应律参数选取、非线性反馈通道的输入对辨识参数收敛性的影响,得出了获得在线辨识高动态品质的参数调节规律。提出了基于前馈的MRAS辨识方法,进一步提高了在线辨识的动态品质。 针对电机谐波参数辨识数学模型复杂,且存在各状态量谐波耦合项的问题,分析了辨识系统各状态量谐波,对辨识模型进行了简化。基于理论分析,采用对电机反电动势谐波测量计算的方法,得到了永磁体磁链的谐波幅值。为满足在线辨识电机谐波参数要求,设计了基于李雅普诺夫定理的状态观测器对电机的自感和互感谐波进行辨识,并提出了离线的频谱分析法实现了对在线方法的比较验证。 研制了永磁同步电机参数闭环辨识系统,进行了闭环辨识系统环节误差抑制及参数辨识验证实验。闭环系统环节误差补偿和处理前后的辨识结果比较,证明了对闭环系统环节误差抑制的有效性;验证了改善在线辨识方法动态品质的参数调节规律以及基于前馈的MRAS方法;基于李雅普诺夫定理的状态观测器及离线的频谱分析法对电机的自感和互感谐波的辨识比较,以及把谐波辨识结果进行电压谐波前馈注入后电机运行各状态量的谐波下降,验证了谐波辨识结果的有效性。综上证明,本文所研究的闭环辨识系统可以实现对永磁同步电机非线性及谐波参数的精确辨识,满足电机参数的在线辨识应用,为提高电机控制性能奠定了基础。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM341

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王松;刘明光;石双双;杨罡;;基于卡尔曼滤波和神经网络的PMSM参数辨识[J];北京交通大学学报;2010年02期
2 任雷,崔芮华,王宗培,程智;永磁同步电机绕组电感的饱和效应[J];电工技术学报;2000年01期
3 夏长亮;李志强;王明超;刘均华;;基于RBF神经网络在线辨识的永磁无刷直流电机单神经元PID模型参考自适应控制[J];电工技术学报;2005年11期
4 吴茂林;黄声华;;永磁同步电机非线性参数辨识[J];电工技术学报;2009年08期
5 魏炳贵;用直流衰减法测定同步电机的参数和频率特性[J];大电机技术;1987年02期
6 杨玉荣,方晓;直流衰减法计算同步电机参数和频率特性的新方法[J];大电机技术;1989年06期
7 曲智勇;姚郁;韩俊伟;;基于改进型平方根UKF算法的永磁同步电机状态估计[J];电机与控制学报;2009年03期
8 沈艳霞;刘永钦;;基于改进型模型参考自适应的PMSM参数辨识[J];电气传动;2009年05期
9 迟岩,孙鹤旭,臧小杰,杨永;直流衰减法测取同步电机参数的研究[J];阜新矿业学院学报(自然科学版);1993年02期
10 马宪民;用波波夫超稳定性理论设计交流调速系统[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2000年05期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 窦汝振;高性能永磁交流伺服系统及其新型控制策略的研究[D];天津大学;2003年
2 陈荣;永磁同步电机伺服系统研究[D];南京航空航天大学;2005年
3 李鸿儒;基于神经网络的永磁同步电机控制策略的研究[D];东北大学;2001年
4 吴茂刚;矢量控制永磁同步电动机交流伺服系统的研究[D];浙江大学;2006年
5 陆可;感应电机状态估计和参数辨识若干新方法研究[D];西南交通大学;2009年
6 刘杰;同周期控制交流伺服系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张平;遗传神经网络在PMSM控制系统中的应用研究[D];武汉理工大学;2006年
2 刘永钦;基于FPGA的永磁同步电机参数辨识的研究[D];江南大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢杨梅;;无刷直流电动机(BLDCM)转矩脉动抑制的电流跟踪型PWM控制[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2007年01期
2 崔博文,陈剑,陈心昭,任章;复参数最小二乘估计方法[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年03期
3 鲁照权;俞宗嘉;胡金东;胡焱东;;广义最小二乘限定记忆参数辨识方法与仿真研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年06期
4 张春,郭兴众;双环模糊调速系统的设计与仿真研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年02期
5 赵凡;丑武胜;刘敬猛;;一种新型空间电压矢量调制方式的研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2007年03期
6 刘春英;朱兵;;在负功率下四象限变频器的DTC直接转矩控制的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2011年05期
7 汪小平;洪乃刚;范国伟;;电机和电力拖动控制系统课程虚拟实验的开发[J];安徽工业大学学报(社会科学版);2007年05期
8 韦韫;邵陆寿;;变量施药系统电机调速的仿真研究[J];现代农业科技;2006年06期
9 周小群;交流变频调速中的直流制动[J];安徽技术师范学院学报;2005年03期
10 杨兴义;;变频系统在风机节能中的应用[J];安庆科技;2004年02期
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1 李翔晟;;基于系统辨识液压变量泵的效率模型研究[A];第十五届流体动力与机电控制工程学术会议论文集[C];2011年
2 胡伟明;;基于STM32纯电动汽车电驱控制研究[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
3 陈秀;刘勇夫;冀晓童;高扬;徐青;王辉;;基于起停式飞剪矢量控制系统的研究[A];2011年河北省冶金信息化自动化年会论文集[C];2011年
4 李会军;王启刚;季刚;马增良;;一种基于M序列的噪声模型辨识方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 张红良;吴文启;胡小平;;一种新的里程计刻度因子在线辨识算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 侯志祥;;基于混合遗传算法的连续系统参数辨识[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 陈慧波;丁锋;;基于输出快采样数据的确定性系统最小二乘盲辨识方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 朱熀秋;李烽;潘伟;孙晓东;;无轴承异步电机转子磁场定向控制研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 邓忠华;李曦;叶小萌;;凹版套色印刷系统的模型控制研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 朱通;朱熀秋;孙永波;郝晓红;;无轴承永磁薄片电机试验平台及驱动系统设计[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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1 许爱德;开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
2 包兴先;基于模型定阶和信号消噪的海洋平台结构模态参数识别研究[D];中国海洋大学;2010年
3 杨金辉;数字化PWM逆变系统控制关键技术研究及其应用[D];湖南大学;2010年
4 韩丽丽;多率多输入系统的辨识[D];江南大学;2010年
5 高京广;非线性随机系统的稳定、镇定与优化[D];华南理工大学;2010年
6 欧礼坚;船舶螺旋桨及推进装置故障诊断关键技术研究与应用[D];华南理工大学;2010年
7 陈江辉;Buck型逆变器高阶系统布尔型滑模控制及反馈线性化最优控制研究[D];华南理工大学;2010年
8 张红娟;变转速泵控差动缸及低能耗注塑机技术研究[D];太原理工大学;2011年
9 赵国新;变频电源供电永磁同步电动机几个关键技术研究[D];沈阳工业大学;2011年
10 王松;永磁同步电机的参数辨识及控制策略研究[D];北京交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨亮;基于DSP的交流异步电动机变频调速技术研究[D];安徽工程大学;2010年
2 凌刚;基于DSP+FPGA的永磁同步电动机伺服驱动器研究[D];安徽工程大学;2010年
3 曹建;基于软开关PWM技术的光伏逆变器的研究与设计[D];南昌航空大学;2010年
4 于张喜;立式刨切机机构设计优化[D];山东科技大学;2010年
5 高圆圆;基于FPGA的跑步机变频调速系统的设计研究[D];山东科技大学;2010年
6 翟清震;电流型Z源逆变器主电路控制策略研究[D];山东科技大学;2010年
7 陈少华;基于Hopfield神经网络控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
8 魏光宇;二维转台控制系统[D];长春理工大学;2010年
9 李文博;兆瓦级风机变桨系统研究[D];郑州大学;2010年
10 王垚;液体离心机控制方案设计与实现[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐建英;刘贺平;;PMSM的高精度感应电势状态观测器与位置估计[J];北京科技大学学报;2007年05期
2 徐惠明;永磁电机的发展[J];船电技术;2002年02期
3 李先林,樊印海,李芳;电力推进中的永磁同步电动机及其控制[J];船电技术;2003年06期
4 方艳辉,龙科慧,刘焕雨,万秋华;增量式编码器数字量相加技术的研究[J];长春理工大学学报;2004年03期
5 李洪;冯长有;丁林辉;;光电轴角编码器细分误差动态评估方法[J];传感技术学报;2005年04期
6 王宗培,熊礼文;步进电动机电感微机测量的数据处理[J];电工电能新技术;1987年03期
7 黄立培,邱阳,郭宇婕;异步电机转动惯量在线辨识与自适应控制的研究[J];电工电能新技术;2001年01期
8 任雷,崔芮华,王宗培,程智;永磁同步电机绕组电感的饱和效应[J];电工技术学报;2000年01期
9 葛宝明,蒋静坪,张国宏;永磁同步电机磁阻转矩的有效利用及其预测控制系统[J];电工技术学报;2000年03期
10 夏长亮,文德,范娟,杨晓军;基于RBF神经网络的无刷直流电机无位置传感器控制[J];电工技术学报;2002年03期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 游有鹏;开放式数控系统关键技术研究[D];南京航空航天大学;2002年
2 许振伟;永磁交流伺服系统及其控制策略研究[D];浙江大学;2003年
3 赵巍;数控系统的插补算法及加减速控制方法研究[D];天津大学;2004年
4 马志文;电力牵引交流传动互馈试验系统的研究[D];北京交通大学;2007年
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1 刘蜀宁;异步电机参数的在线辨识研究[D];四川大学;2001年
2 韩林;电机参数检测与辨识[D];浙江大学;2004年
3 刘辉;交流伺服系统及参数辨识算法研究[D];南京航空航天大学;2005年
4 李小辉;嵌入式数控系统开发平台的研究[D];天津大学;2006年
5 陈蔡涛;基于XScale处理器的嵌入式数控系统软硬件技术研究[D];华中科技大学;2006年
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1 皇甫宜耿;S.Laghrouche;刘卫国;A.Miraoui;;一种高阶滑模控制的永磁同步电机磁通和电阻辨识[J];西北工业大学学报;2010年05期
2 李建军;桂卫华;;永磁同步电机交流伺服系统负载转矩动态补偿方法[J];电机与控制应用;2006年05期
3 陈振锋;钟彦儒;李洁;;基于RLS的嵌入式永磁同步电机参数辨识技术[J];西安理工大学学报;2009年03期
4 柳晶;刘桂花;王卫;;永磁同步电机参数离线辨识方法的研究[J];电源学报;2011年01期
5 李平;;永磁同步电机的建模与参数辨识[J];计算机仿真;2011年08期
6 沈艳霞;刘永钦;;基于改进型模型参考自适应的PMSM参数辨识[J];电气传动;2009年05期
7 佘致廷;袁俊波;郑勇;彭永进;;交互式模型参考自适应PMSM速度辨识[J];电气传动;2011年03期
8 徐东;王田苗;刘敬猛;魏洪兴;;基于参数辨识的永磁同步电机自校正速度控制方法[J];高技术通讯;2009年02期
9 钟义长;;基于电流控制环的参数自适应永磁同步电机研究[J];湖南工程学院学报(自然科学版);2011年01期
10 徐东;王田苗;刘敬猛;魏洪兴;;基于参数辨识的永磁同步电机电流精确控制方法[J];电力自动化设备;2008年11期
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1 郭农生;周元钧;;改进的永磁同步电机转子初始位置检测方法[A];第十五届中国小电机技术研讨会论文摘要集[C];2010年
2 盛义发;喻寿益;洪镇南;;一种新颖的永磁同步电机直接转矩控制方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 潘伟;许波;孙晓东;朱熀秋;;无轴承永磁同步电机转矩和悬浮力直接控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
4 周旋;李世华;;基于摩擦和扰动补偿的永磁同步电机伺服系统控制方法研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 孙文军;阎慧;高永明;尹航;;基于MapleSim的永磁同步电机矢量控制仿真[A];第13届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集[C];2011年
6 于海生;王海亮;赵克友;;负载未知时永磁同步电机的哈密顿控制方法[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
7 陈益广;;永磁同步电机分数槽集中绕组的槽极数配合及磁动势[A];第十一届全国永磁电机学术交流会论文集[C];2011年
8 周京华;陈亚爱;刘坤;;一种基于Lyaponov理论的永磁同步电机转矩控制方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 盛义发;喻寿益;洪镇南;高金生;;永磁同步电机直接转矩控制系统的开关频率优化及其模糊控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 吴志红;李根生;朱元;田光宇;;考虑参数变化的车用永磁同步电机最大转矩电流比控制[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
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1 申军平 雷冬梅;永磁同步电机承担主牵引驱动[N];运城日报;2010年
2 张永法;F2TP永磁同步电机掀起节能革命[N];中国纺织报;2007年
3 罗晖;尤尼康欲领航国产高端变频器市场[N];科技日报;2008年
4 文利;自主创新破题国产高端变频器[N];中国高新技术产业导报;2008年
5 刘文硕;永磁同步电机助推纺织机节能[N];中国工业报;2007年
6 王越;为中国电梯安装强健“心脏”[N];中国质量报;2007年
7 刘文硕;高效永磁同步电机降低设备电力损耗[N];中国纺织报;2007年
8 见习记者 方芳;省委党校第55期厅干班学员来潭调研[N];湘潭日报;2010年
9 秦北;充满“时尚”新元素[N];中国财经报;2007年
10 史玉成;电梯节能企业技术研发是关键[N];中国质量报;2008年
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1 石晶合;永磁同步电机非线性及谐波参数的闭环辨识系统研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 吴世华;电动汽车用永磁同步电机设计方法及相关问题的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 江善林;高速永磁同步电机的损耗分析与温度场计算[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 张辉;永磁同步电机变频驱动鲁棒控制策略研究[D];中国矿业大学;2011年
5 杨明;船舶电力推进永磁同步电机非线性反步控制器设计与优化研究[D];大连海事大学;2012年
6 史婷娜;低速大转矩永磁同步电机及其控制系统[D];天津大学;2009年
7 裘君;基于耗散哈密顿系统的永磁同步电机控制研究[D];浙江大学;2009年
8 于艳君;基于载波频率成份法的永磁同步电机无位置传感器控制研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
9 李春艳;基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电机研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 刘清;基于自抗扰控制器的永磁同步电机伺服系统控制策略的研究及实现[D];天津大学;2011年
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1 柳晶;变频空调永磁同步电机的参数辨识[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 周丽娜;永磁同步电机自适应模糊控制的设计与分析[D];大连海事大学;2010年
3 肖石伟;基于自适应模糊的永磁同步电机直接转矩控制[D];华南理工大学;2010年
4 张杰;永磁同步电机伺服系统矢量控制的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 于中伟;基于直接转矩控制的永磁同步电机伺服系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 王铭;双三相永磁同步电机直接转矩控制的研究[D];湖南大学;2010年
7 肖杨柳;基于模糊控制的永磁同步电机无位置传感器驱动系统[D];湖南大学;2010年
8 黄盟芝;永磁同步电机无传感器矢量控制系统研究[D];青岛科技大学;2010年
9 周林波;基于DSP对永磁同步电机直接转矩控制技术的研究[D];武汉科技大学;2010年
10 沈围;低速大转矩永磁同步电机控制系统研究[D];北京交通大学;2011年
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