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异步电机无速度传感器直接转矩控制系统的设计与实现

作　者: 徐婧玥
导　师: 万衡
学　校: 华东理工大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 异步电机 直接转矩控制系统 平均定子磁链定向 模型参考自适应 无速度传感器
分类号: TM343
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着近年来电力电子技术和数字控制技术的发展,各类电机控制技术不断涌现。其中,直接转矩控制以其新颖的控制思想,简单的控制结构和优良的控制性能受到了人们的广泛重视。为了满足多台电机协调控制的要求,本文在传统DTC理论的基础上,推导出了一种基于平均定子磁链定向的直接转矩控制策略,通过控制总的定子电流,实现了同时控制平均定子磁链分量和平均转矩分量的目的。在理论推导的基础上通过PSIM仿真平台验证了该方法的可行性。另外,在交流传动系统中安装速度传感器会使系统成本增加,体积增大,可靠性降低。因此,本文围绕异步电机无速度传感器直接转矩控制系统进行了研究。首先分析了直接转速估算方法和基于模型参考自适应的速度观测方法辨识效果的优劣,在此基础上重点研究了基于交互式MRAS的速度辨识方法,并将此种方法应用在单逆变器驱动双台异步电机的直接转矩控制系统中,通过仿真实验验证了该方法无论在低速还是高速范围内都有着良好的速度辨识效果。在完成了以上理论推导和仿真的基础上,对单逆变器驱动双台异步电机的无速度传感器直接转矩控制系统进行了硬件平台的搭建和软件程序的设计,实验结果证明,基于交互式MRAS的速度辨识技术在单逆变器多机驱动直接转矩控制系统中具有良好的动态性能和稳态性能。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 引言  9
  1.2 异步电机交流调速技术的发展  9-10
  1.3 直接转矩控制技术的现状与发展  10-13
    1.3.1 直接转矩控制的基本原理  10-11
    1.3.2 直接转矩控制技术的特点  11
    1.3.3 直接转矩控制技术的发展趋势  11-13
  1.4 无速度传感器技术的发展  13-15
  1.5 论文主要内容与章节安排  15-17
第2章 异步电机的直接转矩控制策略  17-42
  2.1 异步电机的数学模型及其坐标变换  17-20
    2.1.1 异步电机在三相静止坐标系下的数学模型  17-18
    2.1.2 坐标变换  18-19
    2.1.3 异步电机在两相静止坐标系下的数学模型  19-20
  2.2 直接转矩控制的基本原理  20-29
    2.2.1 逆变器的原理及数学模型  20-21
    2.2.2 异步电机的磁链观测模型  21-24
    2.2.3 异步电机的电磁转矩模型  24-25
    2.2.4 空间电压矢量  25-26
    2.2.5 空间电压矢量对定子磁链的调节  26-27
    2.2.6 空间电压矢量对电磁转矩的调节  27
    2.2.7 空间电压矢量的选择  27-29
  2.3 单逆变器驱动双台异步电机的直接转矩控制策略  29-32
    2.3.1 双台异步电机的平均模型  29-32
    2.3.2 单逆变器驱动双台异步电机的直接转矩控制系统结构  32
  2.4 单逆变器驱动双台异步电机的直接转矩控制系统仿真研究  32-40
    2.4.1 仿真平台介绍  32-33
    2.4.2 系统仿真模型的建立  33-38
    2.4.3 仿真结果及其分析  38-40
  2.5 本章小结  40-42
第3章 无速度传感器直接转矩控制  42-58
  3.1 直接转速估算方法  42-43
  3.2 基于模型参考自适应的速度观测方法  43-47
  3.3 基于交互式MRAS的速度辨识方法  47-49
  3.4 系统仿真模型的建立  49-52
    3.4.1 直接转速估算方法的仿真模型的建立  49-50
    3.4.2 基于模型参考自适应方法的仿真模型的建立  50-51
    3.4.3 基于交互式MRAS的速度辨识方法的仿真模型的建立  51-52
  3.5 无速度传感器单逆变器驱动双电机系统的仿真结果分析  52-56
  3.6 本章小结  56-58
第4章 基于DSP的直接转矩控制系统设计  58-74
  4.1 直接转矩控制系统的硬件实现  58-63
    4.1.1 主电路设计  58-59
    4.1.2 控制电路设计  59-62
    4.1.3 检测及保护电路设计  62-63
  4.2 直接转矩控制系统的软件设计  63-67
    4.2.1 软件开发环境介绍  63-64
    4.2.2 系统控制程序流程图  64-67
  4.3 实验结果及其分析  67-73
  4.4 本章小结  73-74
第5章 总结与展望  74-76
  5.1 本文工作总结  74
  5.2 今后工作展望  74-76
参考文献  76-82
致谢  82-83
作者在攻读硕士学位期间发表的论文以及专利  83

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机 > 异步电机
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