高性能感应电机无速度传感器矢量控制系统研究

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1、学校代号10532学号B08093032分类号TP273密级公开博士学位论文高性能感应电机无速度传感器矢量控制系统研究学位申请人姓名韦文祥培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称刘国荣教授学科专业控制科学与工程研究方向复杂系统智能控制的理论与方法论文提交日期2016年6月15日学校代号：10532学号：B08093032密级：公开湖南大学博士学位论文高性能感应电机无速度传感器矢量控制系统研究学位申请人姓名：韦文祥导师姓名及职称：刘国荣教授培养单位：电气与信息工程学院专业名称：控制科学与工程论文提交日期：2016年6月15日论文答辩日期：2016年9月30日答辩委员会主席：王耀南教授Resear

2、chonhighperformanceinductionmotorspeedsensorlessvectorcontrolsystembyWEIWenxiangM.S.(HunanUniversity)2006AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringinControlScienceandEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorLIUGuorongSeptemb

3、er,2016湖南大学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究所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名。：芙夫日期；之年／月多日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。本人授权湖南大学可将本学位论文的全部或部分内容编入

4、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。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密回。＂＂（请在Ｗ上相应方框内打Ｖ）八月义日作者签名；＾ｉ日期：年＾＾导师签名曰期：年巧曰含／文高性能感应电机无速度传感器矢量控制系统研究摘要感应电机以其紧凑的结构和技术优势占据了电力传动领域的主导地位，各种高性能的交流调速技术也得到了广泛的研究和应用。基于转子磁场定向控制的感应电机矢量控制技术可实现与直流电机相媲美的动态性能，随后的感应电机无速度传感器控制更增加了系统的简易性和鲁棒性。但目前感应电机无速度传感器矢量控制系统

5、中仍有一些关键技术亟待解决，需要解决的关键问题是电机转速估计、转子磁链观测和电机参数辨识。扩张状态观测器(ExtendedStateObserver，ESO)通过构造扩张状态以观测感应电机转子磁链，再结合模型参考自适应系统(ModelReferenceAdaptiveSystem，MRAS)控制技术，可以实现感应电机的磁链与转速的观测。自抗扰控制器(ActiveDisturbancesRejectionController，ADRC)具有补偿系统扰动和模型不确定性的优点，是一种新型非线性控制器，适用于感应电机控制系统的调节器设计。本文以感应电机无速度传感器矢量控制技术为应用背景，以转子磁链、定

6、子电阻、转子电阻、电机转速等重要参数的辨识方法和鲁棒控制器的设计问题展开系统深入研究。ESO是一种有效的感应电机状态估计方法，基于ESO的转子磁链观测器对转子电阻变化鲁棒性强，但其存在两大不足：(1)对电机定子电阻变化的鲁棒性差；(2)缺少磁链输出偏差补偿机制。本文针对ESO转子磁链观测器进行二次状态扩张，并形成一种闭环补偿结构，提出了一种基于变结构的转子磁链闭环ESO观测器(ClosedloopESO，CESO)，利用观测磁链的微分信号与电流估计值构成辨识定子电阻的误差信号，直接消除了定子电阻降压产生的积分影响。仿真与实验研究表明，转子磁链闭环ESO观测器对磁链观测模型的总扰动和输出均能补偿

7、，有效提高了磁链观测器对定、转子电阻变化的鲁棒性，改善了转子磁链观测精度。在基于恒磁通控制的感应电机间接矢量控制系统中，转子时间常数的变化是造成磁场定向偏差的关键影响因素，而转子电阻变化是引起时间常数变化的主要原因。利用无功功率与电机参数弱相关的特点，提出了一种基于无功功率参考模型的转子电阻辨识方法。仿真研究结果表明，这种新型转子电阻辨识方法具有算法简单、实时性好、鲁棒性强等优点，能有效提高转子磁