收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

无速度传感器矢量控制系统的若干问题研究

朝泽云  
【摘要】: 近年来,电力电子技术、微电子技术以及现代控制理论的快速发展,对异步电机控制系统的全数字化控制、无速度传感器以及先进的控制策略等技术的发展产生了巨大的推动作用。本文从工程实际应用角度出发,以异步电机无速度传感器矢量控制系统为主要研究对象,针对转子磁链观测、转速辨识、系统稳定性等几个关键技术进行了深入的理论分析和仿真研究,进行了基于DSP的异步电机无速度传感器矢量控制系统的硬件电路和控制软件的设计,仿真和实验验证了理论分析的正确性。 本文利用电机学的基本原理,对依据等效电机原则和非等效电机原则的矢量坐标变换内在的物理意义进行了深入研究,建立了异步电机的数学模型和状态空间表达式。为了对异步电机的磁场定向矢量控制和无速度传感器的自适应设计提供充分的理论依据,基于现代控制理论证明了异步电机的状态空间模型是可控可观性的。 本文详细阐述了不同的磁场定向方式下异步电机磁链和转矩的解耦特性,指出在转子磁场定向方式下磁链和转矩实现了彻底的解耦控制,并建立了异步电机按转子磁场定向矢量控制的系统结构。磁链观测是无速度传感器系统的核心技术,对于电压模型转子磁链观测器,纯积分环节很容易导致输出信号饱和与偏移,本文在详细分析了电压模型转子磁链观测器观测误差产生的原因的基础上,对几种典型的积分改进方案进行了理论分析、仿真比较和实验。指出它们仅对积分初始值进行了改进,未能有效解决输入直流偏置问题。基于此,本文提出在对纯积分环节进行改进的同时消除定子电流采样信号中的直流偏置量,从而解决输入直流偏置问题的方案。实验结果表明采用该方案观测到的转子磁链波形正弦性良好,无直流分量,有效消除了纯积分环节对电压模型转子磁链观测器的影响。 本文运用Popov超稳定性理论建立了基于模型参考自适应(MRAS)的无速度传感器系统,通过小信号稳定性分析证明了转速辨识子系统的动态稳定性。基于无源性理论,将异步电机分为电磁子系统和机械子系统,应用Lyapunov稳定性理论证明了异步电机电磁子系统在定参数时的一致稳定性,并推导出参数时变时异步电机全局渐进稳定的充分条件,为应用高性能电机控制策略提供了稳定性依据。在分别对电机和转速辨识子系统进行稳定性分析的基础上,从工程应用角度出发,提出了通过建立异步电机无速度传感器矢量闭环控制系统的小信号数学模型,利用MATLAB仿真得到根轨迹和阶跃响应图,进而判断闭环控制系统的稳定范围,以及电机时变参数和控制调节器参数的变化对系统稳定性的影响这一方法。实验结果表明,该方法还能够有效指导实验过程中控制调节器参数的整定。 最后本文建立了基于DSP全数字化控制的异步电机无速度传感器矢量控制系统。为了提高计算精度,基于电机的标幺值数学模型进行了控制系统的软件设计。针对定点DSP,提出了一种带符号位的定标方法,确保了计算的准确性。在分析电压空间矢量中死区效应产生机理的基础上,提出瞬时电压平均值的补偿方法,根据定子电流矢量所在的扇区计算每一个开关周期的误差电压平均值,实现对定子电压矢量的瞬时补偿。为了克服低速时定子电压检测精度下降的问题,本文利用直流母线电压和逆变器的开关状态重构定子电压,由于省去了电压滤波环节,还避免了滤波器引起的延时效应。实验结果表明,本文所设计的无速度传感器矢量控制系统具有良好的静、动态性能。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李家荣;无速度传感器异步电机矢量控制系统的研究[J];机械与电子;2005年07期
2 徐中领;;一种异步电机无速度传感器矢量控制转速辨识方法[J];电气开关;2007年01期
3 于浩;阮毅;黄永丽;管博;;异步电机无速度传感器矢量控制转速估算方案[J];电机与控制应用;2006年05期
4 扶文静;肖金凤;刘霏;;感应电机无速度传感器技术综述[J];湘潭师范学院学报(自然科学版);2008年04期
5 黄倩;曹薇薇;贾晨曦;;基于MRAS的异步电机无速度传感器矢量控制[J];变频器世界;2010年08期
6 李立明;刘忠举;;基于全阶磁链观测器的异步电机无速度传感器矢量控制系统[J];船电技术;2011年03期
7 宫明玉,廖晓钟,冬雷;无速度传感器异步电机按定子磁链定向的矢量控制系统[J];电气传动;2005年07期
8 王志民;冯晓云;;无速度传感器异步电机矢量控制系统的改进研究与仿真[J];电气传动自动化;2006年04期
9 刘福才;李璇;陈龙;韩会山;;基于EMF的MRAS矢量控制系统速度辨识[J];机床电器;2008年01期
10 林森;申群太;;基于MARS的无速度传感器矢量控制系统研究[J];自动化技术与应用;2008年04期
11 廖晓文;陈政石;;基于UKF算法的异步电机无速度传感器矢量控制系统[J];电气自动化;2011年02期
12 胡加火;谭思云;桑任仲;;异步电机无速度传感器控制系统的设计[J];仪表技术;2009年03期
13 叶军军;;基于磁通观测器的异步电机矢量控制系统[J];机械;2009年04期
14 圣立明;毕淑娥;何强;;基于数字信号处理器的异步电机控制系统的死区补偿[J];电机与控制应用;2010年11期
15 陈冰;冬雷;杨栋;;低速下异步电机无速度传感器矢量控制研究[J];西北大学学报(自然科学版);2007年01期
16 欧景云;文小琴;游林儒;;一种简易的异步电机参数辨识方法及其应用[J];微电机;2011年03期
17 徐中领;李桥梁;;交流感应电机无速度传感器矢量控制系统设计[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2006年03期
18 廖文建;张春喜;王佳子;;异步电机无速度传感器矢量控制速度估算的改进[J];黑龙江水专学报;2008年01期
19 周婧;任一峰;赵敏;;基于MRAS的无速度传感器异步电机矢量控制研究[J];变频器世界;2011年06期
20 张永昌;赵争鸣;;基于自适应观测器的异步电机无速度传感器模糊矢量控制[J];电工技术学报;2010年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 茹心芹;焦道海;;无速度传感器矢量控制变频系统研究[A];第九届全国电技术节能学术会议论文集[C];2007年
2 刘峰;徐金榜;沈安文;;基于Saber的异步电机无速度传感器调速系统研究?[A];中南六省(区)自动化学会第二十九届学术年会论文集[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 王洪霞;李明;李鑫;王晓宁;;异步电机无速度传感器参数辨识方法[A];第十八届全国煤矿自动化学术年会中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2008年
5 邢绍邦;赵克友;;一种新型异步电动机磁链观测器仿真研究[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年
6 谢卫才;林友杰;彭磊;谢澍;;基于双CPU的电机节能控制[A];第十六届中国小电机技术研讨会论文摘要集[C];2011年
7 吴慰;黄烜;;三相交流异步电机控制系统仿真[A];中南六省(区)自动化学会第二十九届学术年会论文集[C];2011年
8 侯向远;吴小兰;;异步电动机矢量控制调速系统的MATLAB/SIMULINK仿真[A];第十五届全国煤矿自动化学术年会和中国煤炭学会煤矿自动化专业委员会学术会议论文集[C];2005年
9 赵波;厉虹;;异步电机定位控制方法研究[A];冶金自动化信息网年会论文集[C];2004年
10 倪红军;李明;;异步电机直接转矩控制系统[A];第十三届全国煤矿自动化学术年会、中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 朝泽云;无速度传感器矢量控制系统的若干问题研究[D];华中科技大学;2007年
2 张伟;无转速传感器异步电机矢量控制系统控制方法的研究[D];浙江大学;2001年
3 苏位峰;异步电机自抗扰矢量控制调速系统[D];清华大学;2004年
4 刘丽英;线性自抗扰控制策略在异步电机调速系统中的应用研究[D];天津大学;2010年
5 王斯然;异步电机高性能变频器若干关键技术的研究[D];浙江大学;2011年
6 王坚;牵引电机无速度传感器间接定子量控制研究[D];中南大学;2010年
7 张寅孩;无速度传感器异步电机变频调速与位置伺服控制技术研究[D];浙江大学;2003年
8 李磊;异步电机无速度传感器直接转矩控制系统的研究与实践[D];南京航空航天大学;2001年
9 刘军锋;定子磁场定向无速度传感器系统研究与开发[D];华中科技大学;2006年
10 赵海森;超高效异步电机损耗模型及降耗措施研究[D];华北电力大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王志民;基于MRAS无速度传感器矢量控制系统的研究[D];西南交通大学;2006年
2 马丽勤;遗传算法在异步电机无速度传感器矢量控制中的应用研究[D];沈阳工业大学;2002年
3 尚敬;基于DSP的异步电机磁场定向控制系统研究[D];西南交通大学;2003年
4 管瑜;无速度传感器异步电机矢量控制系统设计与实现[D];厦门大学;2006年
5 王涛;无速度传感器异步电机矢量控制系统的转子电阻辨识研究[D];中南大学;2007年
6 鞠大亮;电动汽车感应电动机无速度传感器矢量控制系统[D];天津大学;2004年
7 张峻;异步电机无速度传感器矢量控制系统的研究[D];西南交通大学;2009年
8 林森;异步电机无速度传感器矢量控制系统研究[D];中南大学;2008年
9 杜书杰;基于Popov超稳定性的矿用局部通风机矢量控制系统的研究[D];西安科技大学;2009年
10 孙筠;基于DSP的无速度传感器直接矢量控制系统的研究[D];广西大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 山东 孙兆欣;单向异步电机的三种切换法[N];电子报;2004年
2 程军 李金;异步电机电蚀集电环的处理[N];中国有色金属报;2005年
3 河南 张新勇;小型变频器在大容量异步电机水电阻软启动中的应用(下)[N];电子报;2010年
4 秦北;充满“时尚”新元素[N];中国财经报;2007年
5 ;《电机学》[N];中国图书商报;2003年
6 郑天虎;丰喜纯碱公司节能减排尝到“甜头”[N];山西日报;2007年
7 ;中国电器工业“十一五”重点发展新产品新技术(中)[N];中国工业报;2006年
8 郑天虎;丰喜纯碱公司尝到节能减排甜头[N];运城日报;2007年
9 湖北 彭力平;也谈三相鼠笼异步电机的缺相保护[N];电子报;2007年
10 本报记者 宋绍彩;节能 环保 创新[N];政府采购信息报;2008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