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基于改进无差拍预测的异步电机矢量控制算法研究

侯强  
【摘要】:生产生活中,异步电机由于结构简单、价格低廉、运行可靠等优点,在各个领域得到了广泛的使用。电机的控制精度,会直接影响产品的质量,因而提高异步电机运行效率、保证其运行可靠性,一直是电机控制研究的热点。本文以三相异步电机为研究对象,无差拍预测算法为控制核心,对其控制性能进行了研究。首先,文章建立了异步电机在三相静止坐标系下的状态方程,进行了坐标变换,分别得到两相静止坐标系下和两相旋转坐标系下的状态方程,此外,阐述了每种坐标系下数学模型的特点;并详细分析了空间矢量控制的原理及实现方法,为SVPWM程序的编写提供了依据。其次,为了准确获得控制中的反馈量磁链与负载转矩,设计了三种磁链观测器和一种负载转矩观测器,包括基于电流转速模型的磁链观测器、全阶磁链观测器以及滑模磁链观测器,并对每种观测器的性能、观测精度进行了比较与分析。然后,文章进一步介绍了无差拍预测控制理论,推导了三相异步电机无差拍预测控制下的算法,并通过协同控制理论对无差拍预测控制算法进行了改进,实现了转速与磁链的独立控制。在此基础上搭建了仿真平台,对两种控制算法的控制性能进行了比较,并通过参数的改变,进一步验证了两种控制算法的鲁棒性。最后,文中搭建了三相异步电机的实验平台,设计了基于无差拍预测控制的实验程序,分别进行了空载实验与加载实验,通过实验数据验证了两种算法的可行性。


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