交流电机无速度传感器控制研究毕业论文.doc

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1、交流电机无速度传感器控制研究毕业论文目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1研究课题的和意义背景11.2无速度传感器国内外研究现状21.2.1异步电动机的控制方法21.3本文的主要研究内容4第2章异步电机矢量控制理论与控制环参数设计52.1矢量控制的基本思路52.2异步电机在不同坐标系下的数学模型62.2.1异步电动机在A-B-C三相静止坐标系上的数学模型72.2.2异步电动机在静止坐标系上的数学模型92.2.3异步电动机在d-q同步旋转坐标系上的数学模型102.2.4异步电动机在M-T同步旋转坐标系下的数学

2、模型132.3控制环的参数设计152.3.1双闭环调速系统动态框图152.3.2电流环的设计162.3.3转速环的设计172.3.4磁链环的设计192.4本章小结20第3章异步电机转速估计和转子磁链模型213.1转速估计的方法213.2异步电机按转子磁链定向的转速估计233.3本章小结24第4章无速度传感器矢量控制系统仿真254．1Matlab／Simulink仿真平台254.2无速度传感器矢量控制仿真实验254.2.1电流转速双闭环模型仿真264.2.2磁链环模型仿真284.2.3整个无速度传感器矢量控制系统模型仿

3、真294.3仿真结果分析344.4本章小结35结论36参考文献37III致谢39附录1开题报告40附录2中期报告45附录3外文翻译61附录4外文原文71III第1章绪论第1章绪论1.1研究课题的和意义背景随着电力电子技术、计算机技术和矢量控制技术的发展，异步电机结构简单、运行可靠、便于维护、价格低廉，因而各国研究人员纷纷转向交流调速技术的研究，高性能的交流电机变频调速系统得到了广泛的应用。高性能的交流调速系统一般采用转子磁场定向控制、转差频率矢量控制或直接转矩控制，离不开速度的闭环控制，因而必须实时获取电机转速。电机

4、速度信息的辨识方法，分为直接法和间接法。直接法就是通过电子式或机电式速度传感器，如霍尔效应器件(HALL)、光学编码器、旋转变压器等，以及处理电路、处理软件等来获取电机速度信息，通常分为M法和T法来测速。间接法就是通过测量电机的定子电流、定子电压等信号，根据电机的模型间接估计辨识电机的转速信息。然而由于速度传感器的安装给系统带来了以下一些缺陷：1)系统成本增加：除了速度传感器本体外，还需配套电气连接线，速度处理电路等，所有这些增加了电机驱动系统的成本，同时降低了可靠性。2)编码器安装在电机轴上，存在同轴度问题，安装不

5、当将影响转速测量精度；3)破坏了异步电机简单坚固的特点，降低了系统的机械鲁棒性。电机轴上的体积增大，同时给系统维护带来了不便；4)增加了系统的转动惯量；5)编码器工作精度受环境条件影响，有的对环境条件很敏感，如电磁干扰、振动、潮湿和温度变化都会使性能下降，使得整个传动系统的可靠性难以得到保证；6)电机转速运行范围宽，传感器有的分辨率低或运行特性不好，同一个速度传感器很难同时很好地既测量极低速度范围又测量极高速度范围。由于速度传感器的安装存在以上缺点，所以对无速度传感器转速估算方法的研究，成为高性能交流调速的主要发展方

6、向。利用检测的定子电压电流等容易测得的物理量进行速度估算，即对交流电机无速度传感器控制系统的研究具有重要的现实意义[1~4]。使用无速度传感器控制方案，无需速度检测硬件，避免了速度传感器带来的种种麻烦，提高了系统可靠性，降低了系统成本：另一方面，使得系统的体积小、重量轻，而且减少了电机与控制器的连线，使得采用无速度传感器的交流电机的调速系统在工程中的应用更加广泛。因而。开发具有完全自主知识产权的无速度传感器交流传动系统产品已成为当务之急，本文就是在此背景下开展的交流电机无速度传感器控制系统的研究[1~4]。81第1章

7、绪论1.2无速度传感器国内外研究现状矢量控制技术使高性能交流调速得以实现，使其获得了巨大的发展空间。近20年来，无速度传感器控制研究受到国内外许多学者和工程技术人员的高度重视，成为了研究的热点。国外从20世纪70年代末开始开展这方面的研究工作，目前，国外已经开发出实用的无速度传感器通用变频器产品，德国和日本在这方面技术上则遥遥领先。相对而言，国内在无速度传感器交流调速方面的研究起步较晚，在理论和实际应用方面都与国外有着较大的差距，没有产品化，高性能电机控制主要依赖进口控制器。所以在电机控制方面需要我们作更深入，系统的

8、研究[5~10]。调速系统的转速反馈一般采用转速传感器检测反馈到输入端，这种结构有时会受到局限性。为了解决这个问题，在近20年的实践中，来自不同国家的控制领域专家都对无速度传感器的方案做了研究，并提出了不同的转速估计手段。这种方法的思想是：利用容易检测到的系统物理量（如定子电压信号和定子电流信号）对电机的速度进行计算估计，利用计算得到的速度值取