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感应电机无速度传感器转子磁场定向矢量控制系统的研究

赵新咏  
【摘要】:随着矢量控制技术的广泛应用,感应电机的无速度矢量控制得到了质的提升,发展成为了一个可以和直流电机调速系统相媲美的方向。通过消除速度传感器,使无速度的矢量控制系统成为一种结构更为简单、低廉、可靠的系统。基于这种大的背景,本论文对此系统进行了研究。 无速度矢量控制系统中,最为关键的是磁链估计。论文首先分析了基于电压、电流等模型的磁链观测法,然后分析了改进电压法磁链模型,为了解决低速下直流偏移量问题以及消除转子磁链观测器误差,一种新型的自适应转子磁链观测法被提出。通过检测磁链与反电动势的夹角,磁链补偿值可以自动改变,通过具体的实验检测,证明这种方法可以准确的估算出磁链,同时减小直流偏移量的影响。 针对速度估算,本论文较为详细的介绍了两种方法:基于电机模型的速度估算法和基于PI的速度估算法,第一种方法比较直观,但比较依赖于电机参数,第二种方法具有一定的自适应性,但磁链的准确性对其有一定影响。 矢量控制系统中的控制器是影响控制性能的一个关键因素,本论文结合电机数学模型对系统中的电流环和转速环的传递函数进行了推导,同时按照典型系统的控制方法对各个参数进行了设计,最后介绍了一种抗饱和的PID调节器,在积分量出现饱和时,通过设定合适的参数值,使饱和量退饱和,避免了被控量出现超调导致控制器饱和输出。 在感应电机空间矢量调制技术的基础上,本文对SVPWM进行了详尽的分析,并对死区的原因进行了阐明,论述了几种死区补偿的方法。 最后,本论文结合以DSP2812为基础的矢量控制系统实验平台,从硬件、软件两方面论述了整套算法的可行性,实验结果证明上述算法能够使系统具有较好的控制性能。


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