异步电机按定子磁链定向的连续型矢量控制策略的研究与实现

【摘要】： 由于工作原理和材料结构上的原因，异步电机的转子侧参数易变难测，因此所有建立在异步电机动态数学模型基础之上并且利用转子侧参数进行控制的调速系统都或多或少地受到转子参数变化的影响，例如广泛采用的按转子磁链定向的(RFO)矢量控制系统。采用定子磁链控制的传统直接转矩控制(DTC)虽然能有效提高控制系统的鲁棒性，但由于磁链和转矩砰—砰控制器的使用，低速性能不佳。因此，如何综合RFO和DTC系统之所长，弥补各自的主要不足，使得控制系统具有静／动态性能好、鲁棒性强、调速范围大，这是值得研究的方向。 本文根据异步电机的动态数学模型，提出新型的SFO矢量控制系统，在保持较高动态性能的基础上，克服了转子电阻和各项电感参数对调速系统性能的影响。研究的主要内容有： 1．研究和分析了不同状态变量描述的异步电机的动态数学模型，指出依据不同数学模型导出的控制算法在鲁棒性上的异同。 2．对砰—砰控制的机理和实质加以论述，通过分析和仿真说明，无论是电流、磁链或是转矩的砰—砰控制都将引起转矩的脉动。 3．提出异步电机按定子磁链定向的电压矢量控制方法，使得控制系统在较高动态性能的前提下，避开转子电阻和各项电感参数，提高了系统的鲁棒性，并指出该方案的局限性。 4．提出异步电机按定子磁链定向的转差型矢量控制方案，通过闭环构造转差频率信号，在保持按定子磁链定向的电压矢量控制优点的基础上，进一步提高了控制系统的动态性能。 5．研究和实现了基于微处理器的M/T法测速，具有可靠性好、适用的调速范围大、抗干扰能力强的优点。 6．对现有U-I磁链观测法的优缺加以分析，采用一种新型、实用的定子磁链控制方案。 7．对功率器件的死区、管压降和开/关延时的效应加以理论分析，给出相应的对策并取得了较好的效果。 8．对开关—线性复合技术在交流调速系统中的应用加以实验验证。