基于fpga的异步电机无速度传感器矢量控制系统的研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文基于FPGA的异步电机无速度传感器矢量控制系统的研究作者姓名：陆军指导教师：宋崇辉副教授东北大学信息科学与工程学院申请学位级别：硕士学科类别：专业学位学科专业名称：电气工程论文提交日期：学位授予日期：评阅人：2014年6月2014年7月边春元袁艳敏论文答辩日期：答辩委员会主席：东北大学2014年6月冯健教授万方数据AThesisinElectricalEngineeringTheResearchonSpeedSensorlessVectorControlSystemforInductionMotorBasedonFPGAByLuJunSupervisor．As

2、sociateProfessorSongChonghuiNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：弘净日期：≯r乒∥·形弓学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅

3、和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口学位论文作者签名：侈多签字日期：p，f：f-Je·b两年耐导师签名：球髯彬签字日期：加1笋。占。Ⅵ万方数据东北大学硕士学位论文摘要基于FPGA的异步电机无速度传感器矢量控制系统的研究摘要计算机控制技术的快速发展以及电力电子技术的日趋成熟，为异步电机交流调速系统的发展提供了理论及实际基础。同时，异步电机交流调速系统的控制也趋向数字化。简单的结构、可靠的工作性能以及制造容易等为异步电机突出的优点，因此被广泛应用于交流调速领域。在高性能的交流异步电机

4、调速系统中，为克服速度传感器会带来的问缺点，深入研究无速度传感器技术具有广阔的发展前景以及实际意义。而随着FPGA器件的普及和发展，使FPGA能够实现复杂的控制算法。本文以FPGA为控制核心，设计了一套异步电机无速度传感器矢量控制系统。首先，介绍了异步电机在静止坐标系和旋转坐标系下的数学模型以及矢量控制的基础理论和基于SVPWM调制的转子磁场定向无速度传感器控制系统的基本结构。其次，通过对异步电机的数学模型的分析，构造了模型参考自适应系统来辨识转子速度，同时，针对传统模型参考自适应系统中PI调节器存在的一些不足，本文设计了一种基于滑模控制的MRAS(SMMRAS)。该方法不仅可以提高系统的抗

5、扰性，而且还提高了系统的鲁棒性。然后在Matlab／Simulink的环境下，搭建了无速度传感器矢量控制系统的仿真模型，并对传统的MRAS和基于滑模控制的MR_AS的仿真结果进行了对比，结果表明基于滑膜控制的MRAS对速度的辨识有动态响应好、稳态误差小的优点。最后，以ALTERA公司的EP4CEl0E22C8为控制器，搭建了控制系统的实验平台，对FPGA控制电路、驱动电路、检测电路等进行了设计。软件部分，以Verilog为编程语言，在QUARTUSII的编程环境下，设计了坐标变换模块、转速辨识模块、SVPWM模块以及数字PI模块等，并在Modelsim环境下对其进行了仿真。在实验平台上对系统

6、进行了初步的实验验证，结果表明基于滑模控制的MRAS速度估算的正确性，控制系统具有良好的性能。关键词：矢量控制；无速度传感器；SMMRAS；FPGA—II—万方数据东北大学硕士学位论文AbstractTheResearchonSpeedSensorlessVectorControlSystemforInductionMotorBasedonFPGAAbstractTherapiddevelopmentofcomputercontroltechnologyandthematureofelectronictechnology，provideatheoreticalandpracticalbasi

7、sforthedevelopmentoftheACinductionmotorspeedcontrolsystem．Meanwhile，ACinductionmotorspeedcontrolsystemsalsotendtodigitize．InductionmotoriswidelyusedinACdrivesystembecauseoftheprominentadvantagesofsimplestru