轮毂式异步电机直接转矩控制研究

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1、学校代码10530学号201330111718分类号TM343密级公开硕士学位论文轮毂式异步电机直接转矩控制研究学位申请人刘登基指导教师刘国荣教授学院名称信息工程学院学科专业控制科学与工程研究方向智能控制理论及应用二〇一六年五月三十一日ResearchonDirecttorqueControlforWheelHubAsynchronousMotorCandidateLiuDengjiSupervisorLiuGuorongprofessorCollegeInsituteofInformationEngineeringProgr

2、amControlscienceandEngineeringSpecializationIntelligentcontroltheoryandApplicationDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay31th,2016湘還大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研巧所取得的研究成果。除了文中特别加臥标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡

3、献的个人和集体，巧已在文中料明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：＾＾羣曰期；如＾年＾月名曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。＾臺作者签名：曰期；如（年＾月Ｓ曰导师签名：曰期年（月多曰

4、摘要矿用电动轮凭借其高效、运载能力强的特性，在全球各大矿场及超大型工程建设中均发挥着重要作用。随着人们对经济效益的追求及科学技术的推动，电动轮自卸车的性能也得到逐步提高，并且在全球全部运输量中的比重也日益加大。电动轮自卸车调速控制的核心任务是，对其轮毂式异步电机进行高效可靠的变频调速；而高性能变频调速需要综合运用诸多学科知识，如自动化技术、嵌入式理论、电力电子技术等。本文首先介绍了国内外电动轮的发展现状，并指出研究对象—三相交流异步电机。然后介绍了空间矢量的概念及两种坐标变换，并给出了不同坐标系下异步电机的状态方程。综合比较

5、交流电机调速策略后选择了直接转矩控制技术作为电动轮自卸车的调速方案。普通的PWM型直接转矩控制系统获得的定子磁链轨迹呈正六边形，造成电机低速时转矩脉动大、噪声大、IGBT开关频率不固定、损耗大。如直接应用于电动轮变频调速控制系统会造成电动轮爬坡时打滑、噪声大、动力不足。鉴于此，本文采用电压空间矢量调制(SVPWM)技术，并搭建了转速闭环的SVPWM—DTC模型。同时，直接转矩控制中电机低速运行时，定子磁链观测器会因定子电阻的变化难以准确跟踪定子磁链，造成系统性能差。为解决此难题，本文设计了两种不同的解决方案。方案一：设计了基于

6、对角回归网络（DRNN）的定子电阻辨识方案，技术思路为：首先，推导出一种只受定子电阻变化影响的速度观测器；当定子电阻受热阻值发生改变时，由此转速观测器所得转速与实际转速不一致；采用DRNN从此误差中实时辨识出定子电阻，并对系统中定子电阻进行动态调整。方案二：采用本课题组提出的定子磁链逆模型概念，利用RBF神经网络来构造定子磁链逆模型，设计了一种新型神经网络闭环磁链观测器。该方案中，以实际异步电机作为参考，采用PID调节器对定子磁链进行模型参考自适应控制。仿真实验获得了预期效果，系统低速性能得到良好改善，说明以上方案行之有效。同

7、时，方案一仅能克服定子电阻变化对定子磁链的不利影响，而方案二除此之外，还可以克服其余参数变化对磁链的不利影响。在实验部分介绍了与本课题组成员合作搭建的一个15kw的异步电机调速实验平台，以此模拟电动轮的调速控制，并分别从硬件和软件两方面介绍了整个实验系统的原理和设计流程。最后，在实验平台上验证了SVPWM—DTC算法的正确性并给出了部分实验结果。关键词：交流异步电机；定子电阻辨识；直接转矩控制；数字信号处理器；对角回归网络IAbstractWithitshighefficiencyandlargecarryingcapacit

8、y,mineelectricwheelplaysanimportantroleintheconstructionoflargeminesandsuperlargeprojects.Alongwithpeoplepursuitofeconomicefficiencyandthe