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无传感速度伺服矢量变频调速系统的研究

庄圣贤  
【摘要】:本文研究了无传感速度伺服矢量变频调速系统中的异步电机静态参数辨识;转子磁链观测与转速的估计与控制、定子电流调节等问题。提出了基于离散MRAS的异步电机静态参数辨识,并提出非线性控制的闭环转子磁链观测以及基于自适应内模控制的定子电流鲁棒调节等方法;研制了用DSP实现的无传感速度伺服矢量变频调速系统并对所研究的问题进行了仿真分析和实验验证,得到了较好的转速控制性能。 基于转子磁场定向下的异步电机模型,提出了异步电机静态参数的离散MRAS辨识方法。将异步电机静止时的模型离散化得到了ARMA参数辨识模型,给出了模型参数与电机参数的相互关系;根据MRAS系统的设计原理,以定子电压和电流作为模型的输入和输出,推导模型参数辨识的递推算法;讨论辨识输入信号的设计和采样频率的选择;用DSP实现了对电压型PWM逆变器供电的异步电机参数辨识,且将离散MRAS的辨识结果与最小二程法(RLS)的辨识结果作了比较,验证了基于离散MRAS的异步电机静态参数辨识的效果。 基于电压模型和电流模型的转子磁链观测器的参数敏感性分析,提出了一种具有非线性速度增益控制的闭环转子磁链观测器,使电压模型和电流模型的磁链观测能较好地结合。在转速的估计中,对转速的开环和基于闭环磁通观测的MRAS(MRAS—CLFO)速度估计进行了分析;设计了带有机械模型的MRAS—CLFO转速估计所等效的PID控制器;利用一种自适应陷滤波器对基于转子槽谐波电流的转速估计进行了讨论与分析,并采用以基于转子槽谐波的转速估计作为参考对转子时间常数和机械模型参数的自适应进行在线校正;通过仿真分析验证了所提出转子磁链观测器与转速估计的优越性能。 基于转子磁通同步坐标下的电压方程,提出了异步电机定子电流的内模(IMC)自适应控制。用灵敏度和互补灵敏度函数讨论了在系统具有模型不确定性时H_2、H_∞鲁棒控制和内模控制器的性能,设计了IMC电流调节器;分析了IMC电流调节器的鲁棒性;用多变量系统RLS辨识方法对IMC控制中的参数作了校正,给出了IMC控制器的离散实现方法;仿真分析了定子电流IMC控制的调节性能并与与PI调节作了较详细的比较。 本文还用解析法分析了转子参考磁通的选择对输出转矩的影响。对电流受


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