收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

感应电机状态观测与参数在线辨识技术

赵力航  
【摘要】:电机传动系统是现代工业社会中最重要的能量转化方法。随着我国工业化、城镇化进程的推进,电能在终端能源消费的比重也大幅提高,电机供能占了社会总用电量的一半以上,这其中大部分又供给了三相鼠笼式感应电动机。然而,我国电机传动以及系统控制技术仍远远落后于国外,在产品效率等重要指标上缺乏竞争力。随着电力电子技术、芯片技术的飞速发展和控制理论的日渐完善,有必要借助这些新进展来实现我国先进交流调速技术的研发与升级,以满足生产生活的需要,和能源节流的迫切需求。本文以三相鼠笼式感应电动机变频调速系统的状态观测与参数在线辨识为研究目标,先分析了不同控制方法以及电机工况下的状态观测与参数辨识需求,而后以理论分析为基础,仿真与实验为手段,针对间接磁场定向控制下的感应电机多个关键参数的在线并行辨识问题做了深入的研究。本文的主要研究内容如下:首先,从感应电机数学模型建模与分析出发,详细阐述了三种基于数学模型,且解决定子电阻变化问题的无速度传感器技术。在具体的对比分析中,分别推导了它们的自适应律、误差传递函数和工作稳定区域。根据上述分析,稳定区域大且结构简单的"基于转子磁链观测的转速与定子电阻并行辨识方案",其性能的主要瓶颈就是存在纯积分环节。为此,提出一种解决纯积分问题的新思路,即设计一种直接获得转子磁链微分值的观测器,并在转子磁链微分值的基础上重新推导转速与定子电阻并行辨识的自适应律。该观测器根据高阶滑模理论中的Super-Twisting算法构建,既获得了较好的动态性能,又有效抑制了滑模固有的抖振,而且对转子时间常数变化有很强的鲁棒性。设计实验,结果验证了文中所提方案的优势与有效性。其次,从可观性角度,对转速与转子时间常数同时辨识的可行性进行分析。由于两者之间存在深度的耦合,要想满足它们同时可观,转子磁链幅值就不能保持不变,而这一点与感应电机的稳定运行矛盾。因此本章暂不讨论转速估计方法,而是在转速已知的前提下,研究了转子时间常数的在线辨识方法与准确性验证方法。从感应电机数学模型出发,分别用带遗忘因子的递推最小二乘法和调整后的粒子群寻优算法实现了转子时间常数的在线辨识。通过实验结果,验证了调整后粒子群寻优算法相比最小二乘法在抗噪声方面的优势。而后,分析转子时间常数值不准确对转子磁场定向的影响,并据此提出借助转子磁场定向原理来验证与校正转子时间常数辨识值的方法。最后,为了实现转速与转子时间常数并行辨识,本章深入探讨了转速估计的一种新思路,即基于感应电机转子槽效应,设法获取转子槽谐波中的转速信息。据此提出一套方案,通过提取槽谐波实现转速估计后,再基于数学模型来辨识转子时间常数。该方案避免了两个参数深度耦合导致的可观性问题。文中详细阐述了转子槽效应,分析了定子电流中转子槽谐波的存在条件,以及槽谐波频率与转速之间的关系。接着提出一种根据电机型号来确定幅值最大的转子槽谐波,并根据它的频率来计算实时转速的在线估计方法。在获得转速信息后,推导出转子磁链电流模型的微分形式,并用调整粒子群寻优算法求解模型,实现对转子时间常数的在线辨识。实验证明了所提方案的有效性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 罗慧;刘军锋;万淑芸;;感应电机参数的离线辨识[J];电气传动;2006年08期
2 ;高速感应电机玻璃钢套环的研制和应用[J];大电机技术;1980年03期
3 杨国强;;三相感应电机的计算机数学模型[J];成都科技大学学报;1986年01期
4 胡怡华;;感应电机的发展与现状国际会议于1986年7月8~11日在意大利召开[J];微特电机;1986年03期
5 张兴华,戴先中,陆达君,沈建强;感应电机的逆系统方法解耦控制[J];电气传动;2001年02期
6 吴峻,潘孟春,李圣怡,陈轶;感应电机的参数辨识[J];微特电机;2001年06期
7 刘大年;感应电机用电流源变换器设计中的控制方法探索[J];江苏电器;2002年06期
8 宗学军,樊立萍,袁德成,丁仁宏;感应电机动态特性的双线性子空间辨识研究[J];沈阳化工学院学报;2002年01期
9 陈林,方康玲,侯立军;五相感应电机建模与仿真[J];三峡大学学报(自然科学版);2002年04期
10 程小华;感应电机内部物理过程的框图描述[J];微特电机;2003年04期
11 欧阳红林,黄守道,高剑,魏彦;感应电机变频调速系统的技术现状及发展[J];大众用电;2003年07期
12 李永东,李明才;感应电机高性能无速度传感器控制系统——回顾、现状与展望[J];电气传动;2004年01期
13 刘艳,邵诚;感应电机广义模型的建立及仿真研究[J];系统仿真学报;2004年09期
14 K.Matsuse,高首聪;单个逆变器驱动两台并联感应电机的无速度传感器矢量控制方法[J];变流技术与电力牵引;2005年04期
15 陈林,侯立军;十五相感应电机一相开路稳态特性[J];电气传动自动化;2005年04期
16 蒋小春,杨耕,窦曰轩;变频器驱动下感应电机参数的一种辨识方法[J];电力电子技术;2005年05期
17 陈奇;;感应电机变频运动控制策略和实现方式的比较[J];变频器世界;2005年09期
18 夏立;费奇;;基于信息融合分析的感应电机故障检测方法[J];电机与控制学报;2006年03期
19 王涛;肖建;李冀昆;;感应电机非线性反馈补偿控制[J];电机与控制学报;2006年05期
20 龙瑜;;感应电机能量最优化控制的研究[J];现代电子技术;2006年19期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡云安;;感应电机的块控自适应反步控制[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第一分册)[C];2009年
2 郝兰英;赵德宗;张承进;;高性能感应电机速度控制的近期发展[A];第16届中国过程控制学术年会暨第4届全国故障诊断与安全性学术会议论文集[C];2005年
3 王谦;周亚丽;张奇志;;感应电机无速度传感器矢量控制的研究[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第一分册)[C];2009年
4 李阳;张曾科;;基于模糊逻辑的自寻优感应电机能量优化控制[A];第七届全国电技术节能学术会议论文集[C];2003年
5 沈艳霞;林瑾;纪志成;;神经网络磁链估计的感应电机自适应反步控制[A];全国自动化新技术学术交流会会议论文集(一)[C];2005年
6 张庆新;王凤翔;李文君;;一种感应电机恒单位功率因数运行策略[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(上)[C];2003年
7 刘晓东;橐晓宇;陆敏华;;感应电机椭圆旋转磁场的描述[A];第十一届全国电工数学学术年会论文集[C];2007年
8 赵德宗;郝兰英;张承进;;基于状态反馈线性化的感应电机滑模速度控制[A];第16届中国过程控制学术年会暨第4届全国故障诊断与安全性学术会议论文集[C];2005年
9 陈礼根;;基于降阶扩展卡尔曼滤波的感应电机转速估计[A];第八届全国电技术节能学术会议论文集[C];2006年
10 王仕韬;;双馈感应电机在风力发电中功率控制的建模分析[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李翠萍;微型电动汽车用感应电机的冷却系统研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
2 薛征宇;船舶感应电机轴承故障的检测方法研究[D];大连海事大学;2015年
3 张自力;感应电机电源快速软切换关键技术的基础研究[D];华北电力大学;2015年
4 张金良;基于卡尔曼滤波算法的感应电机无传感器直接转矩控制技术研究[D];华南理工大学;2016年
5 黄涛;变频供电感应电机电磁振动研究[D];武汉大学;2014年
6 韦文祥;高性能感应电机无速度传感器矢量控制系统研究[D];湖南大学;2016年
7 赵力航;感应电机状态观测与参数在线辨识技术[D];浙江大学;2016年
8 李伟;感应电机的非线性控制研究[D];华南理工大学;2002年
9 王涛;感应电机交流调速鲁棒控制若干方法研究[D];西南交通大学;2007年
10 王攀攀;感应电机定转子故障的微粒群诊断方法研究[D];中国矿业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 关旸;超导感应电机的研究[D];浙江大学;2008年
2 罗文文;耦合多感应电机系统协调控制研究[D];中南大学;2013年
3 方奇超;鼠笼式磁悬浮感应电机建模仿真及优化设计[D];昆明理工大学;2015年
4 骆海燕;多相感应电机缺相运行及其控制策略的研究[D];西南交通大学;2015年
5 李召卿;六相感应电机控制系统研究[D];山东大学;2015年
6 马景贺;感应电机混合偏心下的轴承故障特征研究[D];大连海事大学;2015年
7 罗磊;基于全阶磁链观测器的感应电机矢量控制系统的研究[D];东北大学;2013年
8 王俊;多相变极感应电机电磁性能的仿真研究[D];北京交通大学;2016年
9 石磊;基于ADI半实物仿真系统的感应电机全阶磁链观测器研究[D];安徽大学;2016年
10 杨帅;三相盘式感应电机电磁设计与特性分析[D];河南理工大学;2015年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978