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无速度传感器变频调速系统研究

作　者: 张敬恩
导　师: 葛研军
学　校: 大连交通大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 无速度传感器 变频调速 矢量控制 模型参考自适应控制 转速辨识
分类号: TM921.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 152次
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内容摘要


无速度传感器变频调速技术在电气传动系统中的应用不仅能减少成本、提高系统可靠性、有利于交流电动机向高速化、小型化方向发展,而且将节约大量的电能,会产生非常好的经济效益。无速度传感器技术的核心问题就是对转子速度进行准确辨识,并保证系统的稳定性。相比于其它转速辨识方法,模型参考自适应控制方法具有结构简单,实现容易,辨识精度较高的优点,因而目前无速度传感器变频调速系统的转速辨识环节多采用模型参考自适应控制转速辨识方案。本文首先从异步电动机的动态模型出发,介绍了矢量控制的基本理论及其坐标变换,推导了异步电动机在各坐标系下的数学模型,建立了按转子磁场定向的异步电动机矢量控制系统;分析了电压空间矢量脉宽调制技术原理与方法,并详细推导了其实现算法;接着在分析模型参考自适应控制参数辨识基础上介绍了基于转子磁链的模型参考自适应控制转速辨识方案;其后在采用矢量控制和电压空间矢量脉宽调制控制基础上,应用简单易行的基于转子磁链的模型参考自适应控制转速辨识方案在线辨识电动机转速,建立了无速度传感器变频调速系统,并在MATLAB7.1/Simulink环境中对系统进行了建模与仿真,通过仿真分析验证了系统模型的正确性和可行性;最后对系统进行软硬件设计并通过实验实现了基于转子磁链的模型参考自适应控制转速辨识方案的无速度传感器变频调速系统。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
绪论  9-13
第一章 异步电动机变频调速矢量控制系统  13-36
  1.1 异步电动机的动态数学模型  13-18
    1.1.1 异步电动机的基本方程  14-17
    1.1.2 异步电动机的多变量非线性数学模型  17-18
  1.2 矢量控制理论  18-26
    1.2.1 矢量控制的基本思想  18-21
    1.2.2 矢量控制的坐标变换  21-26
  1.3 异步电动机在两相坐标系上的数学模型  26-31
    1.3.1 异步电动机在两相任意旋转坐标系上的数学模型  26-29
    1.3.2 异步电动机在两相静止坐标系上的数学模型  29-30
    1.3.3 异步电动机在两相同步旋转坐标系上的数学模型  30-31
  1.4 按转子磁场定向的异步电动机变频调速矢量控制系统  31-35
    1.4.1 系统的电压方程、转矩方程和控制方程  31-33
    1.4.2 间接磁场定向控制  33-35
  本章小结  35-36
第二章 电压SVPWM 控制方法与MRAC 转速辨识方案  36-51
  2.1 电压SVPWM 控制方法分析  36-46
    2.1.1 电压空间矢量与磁链空间矢量的关系  36-38
    2.1.2 基本电压空间矢量与正六边形空间旋转磁场  38-41
    2.1.3 磁链轨迹的控制  41-42
    2.1.4 扇区的确定  42-43
    2.1.5 相邻两基本电压空间矢量的作用时间  43-45
    2.1.6 开关切换时间及电压SVPWM 波的生成  45-46
  2.2 MRAC 转速辨识方案研究  46-50
    2.2.1 MRAC 参数辨识的基本思想  46-47
    2.2.2 基于转子磁链模型的MRAC 转速辨识方案  47-50
  本章小结  50-51
第三章 无速度传感器变频调速系统建模与仿真  51-66
  3.1 无速度传感器变频调速系统设计  51
  3.2 无速度传感器变频调速系统仿真模型设计  51-61
    3.2.1 矢量坐标变换模块  52-54
    3.2.2 异步电动机模型模块  54-56
    3.2.3 转子磁场定向模块  56-57
    3.2.4 电压SVPWM 模块  57-60
    3.2.5 MRAC 转速辨识模块  60-61
  3.3 仿真结果与分析  61-65
  本章小结  65-66
第四章 系统软硬件设计与实验  66-76
  4.1 TMS320LF2407A 实验板介绍  66-68
    4.1.1 TMS320LF2407A DSP 芯片的特点  66-67
    4.1.2 TMS320LF2407A 实验板的配置与功能  67-68
  4.2 系统软件程序设计  68-70
    4.2.1 主程序  68
    4.2.2 定时器T1 中断服务子程序  68-69
    4.2.3 故障中断服务子程序  69-70
  4.3 系统硬件电路设计  70-73
    4.3.1 主电路  70-72
    4.3.2 控制电路  72-73
  4.4 实验结果及分析  73-75
  本章小结  75-76
结论  76-77
参考文献  77-79
攻读硕士学位期间发表的学术论文  79-80
致谢  80-81

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气化、电能应用 > 电力拖动（电气传动） > 控制系统 > 变频控制系统
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