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《山东大学》 2005年
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变频驱动异步电动机最小损耗快速响应控制研究

崔纳新  
【摘要】:变频调速技术以其优良的调速性能、显著的节电效果和广泛的适用性已成为现代工业节能降耗、改善控制性能的一种重要手段。但是,无论采用普通压频比控制,还是高性能的矢量控制策略,当电机远离额定工作点运行时,特别是在轻载、低速工况下,其效率远不是最优的。近年来,随着国际能源形势日趋紧张以及人们对机电设备高性能化的要求不断提高,应用广泛的变频驱动异步电动机的最小损耗控制问题引起了人们的强烈关注。特别是随着电动汽车研究热潮的兴起,电动汽车对其异步电机变频驱动系统提出了更加苛刻的要求,不但要求损耗最小,而且要求响应速度快。实际上,同时满足这两方面的要求是相当困难的,迄今为止,还没有满意的解决方案,无论在理论上还是在实践上都存在不少值得探究的问题,特别是快速响应控制问题,目前国内几乎尚未开展这方面的研究。 对于诸如电动汽车这类对节能和动态控制性能都有较高要求的应用场合,实现其异步电机驱动系统的最优控制有三个关键问题:一是如何获取最优转子磁链,实现最小损耗控制;二是设计快速动态响应控制策略,避免因弱磁优化控制而引起的系统动态性能下降;三是设计高性能闭环控制策略,使系统在参数时变、磁链变化大和存在负载扰动等情况下仍具有优良的调速性能。本文以电动汽车电驱动系统为研究背景,综合运用最优化理论和电机控制理论深入研究了其最小损耗控制策略和快速响应控制策略,并应用自抗扰控制理论设计了高性能闭环控制器,通过大量的仿真和实验研究验证了这些新方法的有效性,得到了一些富有创新性的研究成果,为电动汽车电驱动系统效率最优控制提供了有效的解决方案。 本文首先讨论了变频调速及其控制技术、电动汽车电驱动系统及变频驱动异步电动机最小损耗控制的发展历史与研究现状,深入分析了近年来涌现出来的最小损耗控制策略,包括损耗模型控制、在线搜索控制和最小定子电流控制等策略的特点及其存在的不足,并指出了该领域目前的研究热点。 深入分析异步电动机损耗特性和考虑铁损的异步电机数学模型,建立了矢量控制变频驱动异步电机的损耗模型,导出了基于模型的最小损耗控制策略,揭示了最优磁链的变化规律。进而设计了基于TMS320LF2407A DSP和最小损耗控制策略的异步电机变频调速实验系统,完成了大量的实验研究,实验结果表明:在电机稳态运行时,应用最小损耗控制策略能获得满意的节能效果和控制性能,特别是在轻载高速情况下的节能效果更优于重载低速的情况。为了解决最小损耗控制精度受异步
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TM343

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 倪霞林;郑祥盘;;基于DSP&IPM的矢量控制系统优化控制[J];电力电子技术;2007年12期
2 李珂;崔纳新;吴剑;石庆升;;电动汽车驱动电机效率优化控制策略研究[J];电气技术;2006年03期
3 崔皆凡;李林;单宝钰;;永磁同步电机驱动系统最小损耗分析[J];沈阳工业大学学报;2012年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 姚莹;三相异步电机无速度传感器效率优化控制的研究[D];沈阳工业大学;2011年
2 李林;永磁同步直线电机系统最小损耗快速响应控制[D];沈阳工业大学;2012年
3 徐海东;电动汽车再生制动能量高效回收控制策略研究[D];山东大学;2007年
4 肖华桥;燃料电池电动汽车动力系统控制策略研究[D];华东理工大学;2012年
5 许庆鹏;基于240-XDJ24Y型高速电主轴的热态分析和冷却系统的研究[D];兰州理工大学;2012年
6 陈旭;永磁同步电机最小功率损失控制方法的研究[D];北方工业大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 江明,王伟;变频调速技术的发展概况及趋势[J];安徽机电学院学报;2002年04期
2 孙立志,赵辉,陆永平,杨少武;电动汽车中的电机驱动系统[J];电工电能新技术;1997年04期
3 陈冲,齐虹;非线性状态反馈解耦控制的交流数字调速系统[J];电工技术学报;1999年01期
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5 王文森,李永东,王光辉,陈杰,李明才;基于PI自适应法的无速度传感器异步电动机矢量控制系统[J];电工技术学报;2002年01期
6 孙涓涓,李永东;异步电机定子电压定向矢量控制系统的改进[J];电工技术学报;2002年02期
7 冬雷,李永东,王文森,李明才;矢量控制中感应电动机转子电阻的自适应辨识[J];电工技术学报;2002年04期
8 赵争鸣,袁立强,孟朔,李崇坚;通用变频器矢量控制与直接转矩控制特性比较[J];电工技术学报;2004年04期
9 张承慧,李爱文,张庆范;感应电动机新型最小损耗控制策略[J];电工技术学报;1998年04期
10 冬雷,李永东;交流调速技术的发展与应用[J];电工技术杂志;2002年08期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 牟文杰,吴舜英;变频器技术在注塑机上的应用[J];工程塑料应用;2002年07期
2 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
3 杨玉东;刘保连;;基于模糊滑模控制器的PMSM伺服系统[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年06期
4 季长路,张家钰;激光基准信标仪的研制[J];安徽机电学院学报;2000年01期
5 季长路,张家钰;激光基准信标仪中CPU及其控制原理的分析与设计[J];安徽机电学院学报;2000年02期
6 张春,郭兴众;模糊直接转矩控制系统的仿真研究[J];安徽机电学院学报;2002年04期
7 江明,王伟;变频调速技术的发展概况及趋势[J];安徽机电学院学报;2002年04期
8 孙宏义,朱梅;混沌时间序列预测及在股票市场中的应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年04期
9 朱梅,王海燕;中国股票市场的非线性确定性预测[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年02期
10 郭兴众;;直接转矩控制中无速度传感器技术的现状及发展[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 金尚泰;侯忠生;王卫红;;无模型自适应控制方法在永磁直线电机控制中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 刘志刚;李世华;;永磁同步电机的二阶自抗扰控制算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 阮久宏;荣学文;吴三友;;凿岩机器人液压系统ADRC控制器设计与仿真[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 李云;薛松;龙志强;;基于跟踪微分器的磁浮列车悬浮系统传感器主动容错控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 王旭光;孙衢;;基于模糊免疫控制的PI调速器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 龙志强;李云;王旭;;基于自抗扰控制的磁浮列车自动驾驶算法研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 陈翠;孙衢;王旭光;;基于EKF的感应电机无速度传感器控制系统[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 王清;宋年年;王佳庆;姚菁;;优化自抗扰控制器在主汽温控制系统中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 万宇宾;交流伺服系统自适应滑模控制理论与方法研究[D];华中科技大学;2010年
3 邓歆;异步电机全阶磁链观测器的设计分析及其应用研究[D];华中科技大学;2010年
4 蔡凯;多电平逆变器通用调制策略和电容电压平衡研究[D];华中科技大学;2010年
5 谢斌;并联型有源电力滤波器谐波检测及控制技术研究[D];华中科技大学;2010年
6 张红兵;基于ARM的双丝脉冲MIG高速焊分布式控制系统的研究[D];华南理工大学;2010年
7 李奇南;钢板磁悬浮系统控制[D];浙江大学;2010年
8 杨雪榕;卫星跟飞编队控制问题研究[D];国防科学技术大学;2010年
9 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
10 朱建光;六相永磁同步电动机驱动控制系统的研究[D];沈阳工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汪鹏飞;基于DSP的铜材连铸水平牵引变频调速控制系统研究[D];安徽工程大学;2010年
2 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
3 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
4 赫英毅;毫米波段基于TE_(21)模差网络设计[D];中国工程物理研究院;2009年
5 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
6 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
7 张永臣;基于ARM的SVG型低压无功补偿控制器的研究[D];山东科技大学;2010年
8 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
9 魏光宇;二维转台控制系统[D];长春理工大学;2010年
10 葛金法;感应电机矢量控制系统研究与实现[D];浙江理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 林成涛;当前燃料电池轿车的技术水平与特点[J];北京汽车;2002年03期
2 阿布里提.阿布都拉,清水健一;电动汽车的发展现状和开发动向[J];电工电能新技术;2001年01期
3 崔纳新,张承慧,杜春水;变频调速异步电动机效率优化控制的研究进展[J];电工技术学报;2004年05期
4 许家群,朱建光,邢伟,唐任远;电动汽车驱动用永磁同步电动机系统效率优化控制研究[J];电工技术学报;2004年07期
5 杨立永;张云龙;陈智刚;李正熙;;基于参数辨识的PMSM电流环在线自适应控制方法[J];电工技术学报;2012年03期
6 张承慧,李爱文,张庆范;感应电动机新型最小损耗控制策略[J];电工技术学报;1998年04期
7 王晓磊;赵克友;;永磁同步电机最小损耗的直接转矩控制[J];电机与控制学报;2007年04期
8 刘宁;那日沙;王旭东;;基于SVPWM永磁同步电机磁场定向控制算法的仿真[J];电力电子;2009年05期
9 刘自发,葛少云,余贻鑫;基于混沌粒子群优化方法的电力系统无功最优潮流[J];电力系统自动化;2005年07期
10 李钟煦,刘玉田;一种地区电网分布式无功优化方法[J];电力系统及其自动化学报;2005年02期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 盛义发;城轨牵引内置式永磁同步电机驱动系统效率优化控制方法研究[D];中南大学;2010年
2 张立伟;电动汽车用异步电机系统效率优化控制研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2006年
3 崔皆凡;永磁直线同步电机推力及其直接推力控制系统研究[D];沈阳工业大学;2006年
4 王金龙;车用质子交换膜燃料电池及其混合动力系统性能研究[D];吉林大学;2007年
5 王保华;混合动力城市客车控制策略与试验研究[D];上海交通大学;2008年
6 刘建强;直线电机轨道交通牵引传动系统研究[D];北京交通大学;2008年
7 谢长君;基于多模型控制的燃料电池汽车混合动力系统优化研究[D];武汉理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈碧莹;木工机械用高速电主轴热态特性分析及应对措施[D];广东工业大学;2011年
2 张涛;电机最优效率直接转矩/力控制[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
3 胡晓林;演化计算在混合驱动系统优化中的应用[D];武汉理工大学;2004年
4 杨武;车用燃料电池动力系统的仿真研究[D];清华大学;2004年
5 李季;永磁同步电机矢量控制系统仿真[D];辽宁工程技术大学;2005年
6 孙丰涛;基于DSP的矢量控制异步电机效率优化控制研究[D];山东大学;2005年
7 徐杨;串联混合动力城市客车问题研究[D];合肥工业大学;2006年
8 龚云飞;交流永磁同步电机伺服系统的仿真及实现[D];哈尔滨工业大学;2006年
9 黄乃勇;燃料电池电动汽车驱动系统建模与仿真[D];武汉理工大学;2006年
10 李守法;笼型感应电动机断条故障磁场分析及定转子温度场计算[D];哈尔滨理工大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李鑫;张华强;;基于MFC710变频器的控制系统设计与仿真[J];变频器世界;2009年11期
2 蔡方凯;张玉平;;基于DSP实现双闭环控制的直流电源[J];电力自动化设备;2009年10期
3 孙志权;;基于升压转换器对电池使用寿命影响的探究[J];硅谷;2010年13期
4 徐梁飞;曹桂军;杨福源;李建秋;欧阳明高;;燃料电池混合动力系统总线电压对电机转矩及效率的影响[J];公路交通科技;2008年10期
5 康劲松;康婷;;基于FTA-AHP的FCEV动力系统可靠性影响因子及其权重研究[J];电源学报;2013年04期
6 解洪江;刘恒;;电动汽车再生制动技术的发展研究[J];轻型汽车技术;2012年10期
7 张运花;;电动汽车制动能量回收系统的设计[J];汽车实用技术;2013年04期
8 崔皆凡;单宝钰;秦超;刘艳;;基于改进SVPWM永磁直线同步电机直接推力控制[J];沈阳工业大学学报;2013年04期
9 张亚军;杨盼盼;;纯电动汽车再生制动系统的建模与仿真[J];武汉理工大学学报;2010年15期
10 张昌利;张亚军;闫茂德;汪贵平;;双能量源纯电动汽车再生制动模糊控制与仿真[J];系统仿真学报;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 徐国凯;张涛;赵秀春;;电动汽车制动力分配策略的研究与仿真[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
2 尹冬至;杨亮;陈姿霖;;基于ADVISOR再生制动控制策略的建模与仿真[A];第九届河南省汽车工程技术研讨会论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 王吉;电动轮汽车制动集成控制策略与复合ABS控制研究[D];吉林大学;2011年
2 汪贵平;纯电动汽车驱动与制动能量回收控制策略研究[D];长安大学;2009年
3 孙磊;有机/无机复合多功能微球的合成、表征及其在光化学传感和生物成像方面的应用[D];吉林大学;2012年
4 刘志强;纯电动汽车电液复合再生制动研究[D];武汉理工大学;2011年
5 林辉;轮毂电机驱动电动汽车联合制动的模糊自整定PID控制方法研究[D];吉林大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张宇;混合动力电动汽车再生制动控制策略研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
2 王慧云;带超级电容的燃料电池电动汽车的优化配置和优化控制研究[D];山东大学;2010年
3 苗军;电动汽车再生制动控制策略研究[D];北方工业大学;2011年
4 周加洋;混合动力电动汽车再生制动能量回收的研究[D];武汉理工大学;2011年
5 朱慧玲;基于ADVISOR的纯电动汽车制动能量回馈控制策略设计与仿真研究[D];南华大学;2011年
6 甄娜;面向后驱动复合电源电动汽车仿真的ADVISOR二次开发研究[D];长安大学;2011年
7 张亚军;双能量源纯电动汽车驱动与再生制动控制策略研究[D];长安大学;2011年
8 林双武;电动汽车制动控制策略的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 杜水平;高加速轨道车系统设计与动力学分析[D];上海交通大学;2012年
10 王立平;某混合动力汽车单排双行星轮动力耦合装置及控制策略研究[D];南京理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 喻辉洁,东伟,李永东,黄立培;无速度传感器交流调速系统速度估计策略分析[J];电工电能新技术;1997年02期
3 冯光,黄立培,喻辉洁,周友,白冰;异步电机柔性控制系统[J];电工电能新技术;1998年03期
4 曹建荣,虞烈,魏泽国,王勉华;基于逆系统理论的感应电动机解耦控制的研究[J];电工技术学报;1999年01期
5 陈冲,齐虹;非线性状态反馈解耦控制的交流数字调速系统[J];电工技术学报;1999年01期
6 冬雷,李永东,柴建云,吴继雄,王文森;无速度传感器异步电动机极低转速下的磁通位置观测[J];电工技术学报;2001年05期
7 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
8 夏长亮,杨晓军,史婷娜,文德;基于扰动观测器的无刷直流电机无位置传感器控制[J];电工技术学报;2002年06期
9 李永东,高景德,沙拉玛;异步电机磁通观测模型及位置最优控制系统[J];电工技术学报;1995年02期
10 姚光中;异步电动机变频调速的最小损耗运行[J];电工技术杂志;1992年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴义纯;基于EMTP的操作过电压仿真[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2004年03期
2 张桂东;张波;肖文勋;丘东元;;大功率开关电源损耗数学模型研究[J];电力电子;2010年03期
3 金梅;侯楚林;;基于损耗模型的感应电机效率优化控制研究[J];电测与仪表;2010年12期
4 宋辉淇;林维明;;同步整流反激变换器的损耗模型分析[J];低压电器;2006年08期
5 徐艳平;钟彦儒;;永磁同步电机最小损耗控制的仿真研究[J];系统仿真学报;2007年22期
6 章刚华;陈颖;;超声骨科换能器等效电路模型研究[J];压电与声光;2011年04期
7 巫松桢,陈寿田;绝缘测试中负损耗模型的商榷[J];西安交通大学学报;1981年04期
8 李珂;崔纳新;吴剑;石庆升;;电动汽车驱动电机效率优化控制策略研究[J];电气技术;2006年03期
9 王建玲;;用户平衡配流条件下易腐货物运输损耗研究[J];铁道运输与经济;2006年10期
10 奚淡基;沈国桥;徐德鸿;;基于燃料电池的电流注入隔离型DC-DC变换器的比较[J];电源世界;2007年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 宋辉淇;林维明;;反激同步整流变换器的损耗模型分析[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年
2 高春蓉;贲可荣;;通信对抗仿真中一种改进的Lanchester作战损耗模型[A];全国第20届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2009)暨全国第1届安全关键技术与应用学术会议论文集(下册)[C];2009年
3 毛行奎;陈为;;开关电源高频平面变压器并联PCB线圈交流损耗建模及分析[A];中国电工技术学会低压电器专业委员会第十三届学术年会论文集[C];2007年
4 赵立昕;赵成林;周正;;UWB设备对GSM系统的干扰分析[A];第十五届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2005年
5 肖保平;;TD-SCDMA与GSM系统干扰仿真模型[A];中国通信学会第五届学术年会论文集[C];2008年
6 毛行奎;陈为;;开关电源高频平面变压器并联PCB线圈交流损耗建模及分析[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年
7 韩力;范镇南;周光厚;候小全;廖毅刚;;大型水轮发电机转子损耗模型及其对温度场的影响[A];四川省电工技术学会第九届学术年会论文集[C];2008年
8 李瑶怡;韩刘;赫晓星;刘守印;;基于路径损耗模型参数实时估计的无线定位方法[A];中国通信学会第六届学术年会论文集(上)[C];2009年
9 马月芬;张庆明;吴碧;何远航;;爆磁压缩发生器的耦合损耗因子研究[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集(上册)[C];2009年
10 黄世文;刘重明;谢智刚;;密集高层住宅环境下UWB信号信道特性研究[A];2005年全国超宽带无线通信技术学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 邹积勇;电动汽车控制策略研究[D];天津大学;2007年
2 何光东;交流伺服控制技术研究[D];浙江大学;1998年
3 李珂;电动汽车高效快响应电驱动系统控制策略研究[D];山东大学;2007年
4 袁冬华;自我损耗效应及其克服:积极情绪的作用[D];东北师范大学;2009年
5 蒋伟;RFID与无线网络融合关键理论和技术研究[D];北京邮电大学;2008年
6 张东;新型双定子永磁电机的设计与研究[D];上海大学;2008年
7 许磊;无线传感器网络Anchor-Independent定位算法研究[D];重庆大学;2009年
8 曹小华;集装箱电子标签系统的若干关键技术研究[D];武汉理工大学;2008年
9 刘建强;直线电机轨道交通牵引传动系统研究[D];北京交通大学;2008年
10 王业琴;电动城市客车运行能效关键技术研究[D];东北林业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋辉淇;基于CCM反激开关变换器的高效低输出电压直流电源的研究[D];福州大学;2006年
2 张震;永磁同步风力发电机最大功率控制[D];浙江工业大学;2009年
3 李宗臣;基于矢量控制的异步电机效率优化控制研究[D];北京交通大学;2010年
4 王学寰;DS-UWB与其它无线通信系统的共存性研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
5 陈启飞;电动汽车驱动装置效率最佳的控制方法研究[D];沈阳工业大学;2007年
6 汪卫军;牵引电机的效率优化控制研究[D];北京交通大学;2009年
7 刘江庭;超宽带(UWB)室内信道建模研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
8 赵同明;超宽带系统与其它通信系统的相互干扰研究[D];山东大学;2007年
9 杨欣;UWB无线通信系统的Rake接收及共存性研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
10 王晓磊;交流电机直接转矩控制系统性能改善[D];青岛大学;2007年
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