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无传感器矢量控制系统及其速度估算的研究

张凤蕊  
【摘要】:交流电动机是一个多变量、高阶、强耦合的非线性系统,不象直流电机那样易于控制转矩,采用矢量控制技术可解决传统交流调速的难题,使交流电机可以按直流电机的控制规律来进行控制,而无传感器矢量控制技术由于可以省去速度传感器,使相应的交流调速系统变得简便、廉价和可靠,所以成为当前研究的热点,本论文工作就是这方面的一个尝试。 论文首先介绍了矢量控制技术的基本理论。对感应电动机在三相静止坐标系下强耦合和互感变参数的数学模型,通过坐标变换,导出感应电机在两相同步旋转坐标系下的数学模型,然后将同步坐标系按转子磁场定向,实现了对转子磁链和转矩的分别控制,从而可以按直流电机的控制规律来控制交流电机。 其次,论文基于同步轴系下的感应电动机电压磁链方程式,提出了一种感应电动机按转子磁场定向的矢量控制方法,利用在同步轴系中T轴电流的误差信号实现对电机速度的估算,这种速度估算方法结构简单,有一定的自适应能力。同时在该无传感器矢量控制系统中,由于采用了经典的PI调节器,使得控制系统更为简单易行。 论文利用MATLAB建立了该无传感器矢量控制系统的仿真模型。为提高系统的适应性和仿真结果的准确性,仿真模型采用了标么值系统,并考虑了控制周期和采样信号周期对仿真结果的影响。讨论了离散控制引起的相位补偿问题,使仿真结果更接近实际工程系统。 最后,通过仿真进一步验证了本文提出的无传感器矢量控制系统的正确性和可行性,也证明了速度估计模型对速度估计准确,且对参数的变化有较强的鲁棒性。


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