基于矢量控制的异步电机变频器的设计与实现

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1、杭州电子科技大学硕士学位论文基于矢量控制的异步电机变频器的设计与实现研究生：庄圣恩指导教师：高明煜教授2014年12月万方数据DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterDesignandimplementationoftheinverterinductionmotorbasedonvectorcontrolCandidate:ZhuangShengenSupervisor:Prof.GAOMingyuDecember，2

2、014万方数据杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭

3、州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文摘要异步电机具有许多独特的优势，比如大容量大转矩，结构简单，成本低，对使用环境要求低等，这使得异步电机的使用非常广泛，人们在研究其先进的控制技术的同时，也将注意力放在如何提

4、高电源利用率方面。随着当前功率器件的层出不穷以及数字集成电路的高速发展，微型控制芯片的性能一代比一代出色，使得许多先进的控制策略得以使用。在异步电机的众多控制方法中，矢量控制方法近年来最为受人关注。该方法可以保证电机转矩的瞬时可控性，大大改善交流传动系统的动态性能。对于传统的矢量控制系统，常常需要安装速度传感器来获取电机的实时转速与位置，这就使得矢量控制技术的应用受到了环境的限制，因此对于异步电机的无速度传感器控制技术的研究成为亟待解决的问题。本文首先介绍了项目来源以及发展背景，分析了无速度传感器矢量控制技术的

5、研究现状和发展趋势，并简单介绍了目前广泛应用的几种转速辨识方法，简述了各自的优缺点。然后通过与他励直流电机的分析比较，介绍了矢量控制的基本原理，通过坐标变换，将异步电机效仿直流电机进行控制，以此达到与直流电机相媲美的控制效果；分别给出了在三个不同坐标系下的异步电机数学模型，并演示了各个坐标系间相互变换的计算过程，为矢量控制算法做好了准备。再者，为了提高异步电机矢量控制系统的应用范围，本文采用了无速度传感器矢量控制方案，对磁链观察器与转速估算的原理进行了分析，给出了详细的计算过程；并使用最小二乘法进行了电机的在线

6、辨识，达到了预期的效果。最后，本文通过Matlab/simulink软件对提出的矢量控制异步电机变频器方案进行了仿真，结果发现系统动态性能良好，对电机转矩的瞬时可控性高。在此基础上，搭建了软硬件平台，在DSP芯片TMS320F2812平台上完成了整个系统的软件设计，并进行了动态实验测试。经实验证明，本文提出的算法可行，所设计的15kW变频器专用于纺机领域，可并联驱动120个100W小功率异步电机同时工作，输出频率范围在0.1Hz~100Hz，输出频率精度可达到0.1Hz，具有良好的动态性能。关键字：异步电机、无

7、速度传感器、矢量控制、参数辨识、变频器I万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTAsynchronousmotorhasmanyuniqueadvantages,suchaslargecapacityandhightorque,simplestructure,lowcost,poorenvironmentalrequirementsforuse,sotheasynchronousmotorisusedmoreandmorewidely,andpeopleispayingmoreandmoreatte

8、ntiontoit’sspeedcontroltechnologyresearch.Withtherapiddevelopmentofdigitalintegratedcircuitsandpowerdevices,microcontrolchiphavegreateroutstandingperformance,makingmanyadvancedcontrolstrategiesc