无速度传感器直接磁场定向矢量控制系统控制策略研究

《无速度传感器直接磁场定向矢量控制系统控制策略研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、无速度传感器直接磁场定向矢量控制系统控制策略研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：薛鹏飞指导教师：刘和平教授专业：电气工程学科门类：工学重庆大学电气工程学院二O一五年五月ResearchonSpeedSensorlessandDirectFluxOrientedVectorControlSystem’sControlStrategyAThesisSubmittedtoChongqingUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegre

2、eofEngineeringByXuePengFeiSupervised：Prof.LiuHePingSpecialty：ElectricalEngineeringSchoolofElectricalEngineeringChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015中文摘要摘要在一些低成本应用场合，不使用速度传感器成为一种可选方案。速度传感器的使用降低电机控制系统的整体性能，甚至导致系统的鲁棒性变差，或者完全无法使用速度传感器，因此无速度传感器矢量控制系统成为研究热点。无速度传感

3、器矢量控制系统避免了速度传感器对系统可靠性和鲁棒性的影响。矢量控制的核心问题是磁链定向，其中有三种定向方式（定子磁链定向、气隙磁链定向和转子磁链定向）可供选择，转子磁链定向方式相对于其它两种定向方式可使电机的性能接近于其机械特性曲线，硬度较高。磁链计算模型主要有电流模型、电压模型和电压电流混合模型，电流模型对电机参数（励磁电感和转子时间常数）敏感；电压模型基于反电动势的积分，积分会累计直流偏移量，造成饱和，低速时定子电阻对计算影响变大。混合模型综合两个模型的优点，利用电流模型对电压模型进行补偿，在增加复杂度的情况下提高了

4、电机控制系统的定向精度。综合模型已有很多学者研究，但是对于两个模型的综合方式和作用规律只是简单的线性化叠加和理论分析，没有从低频到高频的作用规律给出详细的解释。本文采用的是闭环校正方式综合电压模型和电流模型，首先利用现代控制理论分析了校正调节器的设计原则和收敛性问题，其次通过经典控制理论给出了转子磁链的线性模型以简化设计校正调节器的方法和分析观测器的作用规律。基于对闭环转子磁链观测器的性能分析，无速度传感器矢量控制系统存在低速时定向精度低、励磁电流和转矩电流解耦失效的问题。引起该现象的原因是逆变器的非线性压降造成电机电压

5、精度下降，而电机的三相电压和转子磁链的定向密切相关。本文对逆变器的非线性压降进行细致分析后，根据伏秒平衡原理以修正电机给定电压，提高精度和系统的低速性能。利用MATLAB/SIMULINK对无速度传感器转子磁链定向矢量控制系统进行仿真，验证了磁链观测器和死区补偿理论分析的正确性。死区补偿降低了电流谐波，提高了磁链的定向精度。本文采用的闭环转子磁链观测器稳态运行时误差较小，动态调整过程快速收敛，满足电机控制系统的定向要求。实验平台采用德州仪器的数字信号处理器28035和额定功率3KW的异步电机，在此平台上编写算法、程序调试

6、以进行实验验证。实验结果与理论分析、仿真结果相吻合，也证明了本文采用的闭环转子磁链观测器满足电机控制系统在宽速度范围内的定向要求及死区补偿的有效性。关键词：感应电机，无速度传感器矢量控制，闭环转子磁链观测器，逆变器的非线性压降，死区补偿I英文摘要ABSTRACTInsomelowcostapplications,analternativemethodisavoidingmakingusingofspeedsensor.Theusingofspeedsensorreducestheoverallperformanceoft

7、hemotorcontrolsystemandevenleadstotherobustnessofsystembecomingworse.Speedsensortotallycan’tfitinsomesituations.Speedsensorlessvectorcontrolsystembecomesaresearchhotspot.Speedsensorlessvectorcontrolsystemavoidsthebadeffectofspeedsensortotherobustnessandreliabilit

8、yofthesystem.ThecoreissueofVectorcontrolisflux-orientedandtherearethreedirectionalmethod(statorfluxoriented,gapfluxorientedandrotorfluxoriented)tochoosefrom.Th