基于MRAS的无速度传感器直接转矩控制系统

【摘要】：近20年来,异步电动机直接转矩控制以其简洁明了的系统结构,优良的静、动态性能,得到了极大的发展。它在定子坐标系下计算和控制交流电动机的转矩,采用定子磁场定向控制,直接对逆变器的开关状态进行最佳控制。 以TI公司生产的电机专用数字信号处理器TMS320F240为核心,可方便的实现直接转矩控制系统的全数字化。本文对异步电机直接转矩控制变频调速方法进行了研究,采用DSP汇编语言完成了无速度传感器的直接转矩控制系统的软件编写。对传统的DTC控制系统的内环和外环都进行了改进,采用具有幅值补偿环节的改进积分器进行磁链观测,有效的消除了直流偏移和误差累积的问题,增强了对定子电阻变化的鲁棒性;同时对基于全阶磁链状态观测器的定子磁链观测进行了仿真研究,仿真结果表明对定子磁链观测的精度高,对电机参数变化的鲁棒性好并有效的克服了积分器的固有缺陷。在速度环节的调节中采用了在线整定PI参数,改善了系统的性能。 鉴于速度传感器所带来的成本增加和系统的稳定性的降低,本文进行了基于模型参考自适应方法的无速度传感器技术的研究,在改进积分器提高了参考模型准确性的基础上,采用了新的转子磁链计算模型代替电流模型作为系统的可调模型,从而提高了速度的辨识精度,在较宽的速度调节范围实现了异步电机的无速度传感器控制。文中并对基于磁链全阶状态观测器的速度估计进行了仿真研究,得到很好的效果。 在DSP电机控制教学实验及系统开发平台上实现了本文所研究的无速度传感器直接转矩数字控制系统。得到了较为理想的结果,验证了系统设计方案的可行性。