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三相异步电动机磁链观测器与参数辨识技术研究

金海  
【摘要】:交流传动已经占领变速传动领域的主导地位,各种高性能的交流电机变频调速系统也广泛应用于工农业生产。磁链估计和参数辨识是高性能变频调速传动的关键技术,已成为各国学者研究的热点。交流三相异步电动机是多变量、非线性和强耦合的高阶系统,基于空间矢量分析的交流电机复数模型具有物理概念清晰、形式简洁的特点,论文系统总结了基于空间矢量分析的交流电机复数模型。提出了以Luenberger状态观测器理论为基础的定、转子磁链观测器的一般形式,并通过反馈矩阵的选择,可以使得磁链观测模型不出现某些特定的参数,从而使得磁链观测不受某些参数变化的影响,提高磁链观测的鲁棒性。证明了各种常见磁链模型都只是Luenberger观测器的特例。 提出了基于模型参考方法的磁链自适应观测与参数辨识方法,不但可以准确观测电动机的磁链,当满足充分激励的条件时还可以同时辨识电动机的所有四个参数,即使不满足充分激励的条件,当部分参数已知时也可辨识其余参数。分别研究了在定子坐标系下和转子坐标系下基于模型参考方法的磁链观测和参数辨识,推导了参数的自适应律,从理论上证明了一定条件下的磁链和参数的收敛性,基于Matlab/Simulink进行了仿真,并对实际电动机的采样数据进行了实验,仿真和实验结果表明这种方法正确而有效。 遗传算法是一种成熟的具有极高鲁棒性和广泛适用性的全局优化方法。由于遗传算法具有不受问题性质的限制,在解决电机参数辨识方面的较大潜力。本文提出利用电动机的启动过程进行基于遗传算法的参数辨识。结果表明,在定子坐标系下辨识时,定子电阻和总漏感的辨识精度较高,转子时间常数和定子电感的辨识精度较低;而在转子坐标系下辨识时,漏感、转子时间常数和定子电感的辨识精度较高,定子电阻的辨识精度却有明显下降。如果将两种坐标系下的辨识结合起来,以在定子坐标系下辨识得到的定子电阻为已知参数,再在转子坐标系下进行其它参数辨识,全部参数辨识精度大大提高。 对按转子磁场定向的矢量控制系统来说,由于参数变化影响系统运行性能的程度最大的是转子时间常数的变化。本文提出一种新的异步电动机转子时间常数的在线校准方法,这种方法在励磁电流中间歇地叠加窄的负脉冲信号,根据此叠


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