感应电机矢量控制中转子参数辨识研究

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1、感应电机矢量控制中转子参数辨识研究学号：B20110402姓名：李政学目录直流电动机的调速SPWM与SVPWM技术以及DSP实现异步电动机的矢量控制研究背景电力电子技术是一门专门研究电能变换的理论、方法及应用的学科，是集电子技术、控制理论、计算机技术、材料科学、电磁兼容、传感器技术、热传导技术于一体的新兴交叉学科，自从其产生到现在的半个多世纪以来，由于它对国民经济的显著作用，得到了国内外的普遍重视，发展非常迅猛，以至于无论是在功率器件、电路拓扑、控制方法和装置性能等方面都与初期有很大进步，而且应

2、用日益广泛，几乎涉及从发电、储电、输电到用电的所有领域。直流电动机的调速直流电动机是最早出现的电动机，长期以来一直占据着速度控制和位置控制的统治地位。良好的线性调速特性简单的控制性能高质高效平滑运转的特性近年来，随着计算机进入控制领域以及新型的电力电子功率元器件的不断出现，使采用开关功率元件进行脉宽调制(PulseWidthModulation，简称PWM)控制方式已成为绝对主流。在直流调速控制中，可以采用各种控制器，DSP是其中一种选择。由于DSP具有高速运算性能，因此可以实现诸如模糊控制等复

3、杂的控制算法。传统调速方法电枢回路串电阻调速改变电枢电压调速增大励磁回路外串电阻调速电压平衡方程：其中感应电动势：图1-1直流电动机等效电路(1-1)(1-2)(1-3)占空比定宽调频法调宽调频法定频调宽法TMS320LF2407ADSP集成了PWM控制信号发生器，它可以通过调整事件管理器的定时器控制寄存器来设定PWM工作方式和频率，通过调整比较值来调整PWM的占空比，通过专用的PWM输出口输出占空比可调的PWM控制信号。(a)原理图(b)输入/输出电压波形图1-2PWM调速控制原理和电压波形图

4、(1-4)变频调速原理变极调速(使一半导体的电流方向改变；变极：4极1500r/min，2极3000r/min)变频调速1.基频向下变频调速，保持不变，适用于恒转矩负载；2.基频向上变频调速，电源电压不允许升高，频率越大，磁通越小，弱磁调速，适用于恒功率负载。SPWM与SVPWM技术以及DSP实现(2-1)变频变压(VariableVoltageVariableFrequency)VVVF调速变频与变压的实现——SPWM调制波将等宽的脉冲波变成宽度渐变的脉冲波，其宽度变化规律应符合正弦的变化规律

5、。产生正弦脉宽调制波SPWM的原理是：用一组等腰三角形波与一个正弦波进行比较，用其相交的时刻来作为开关管“开”或“关”的时刻。自然采样法图2-1自然采样法生成SPWM波非对称规则采样法1.顶点采样时2.底点采样时图2-2非对称规则采样法生成SPWM波阶梯波脉宽调制多载波SPWM调制特定谐波消除脉宽调制空间矢量SVPWM脉宽调制多载波SPWM调制(1).基于载波垂直移相SPWM方法a.所有载波相位相同的PD调制策略b.所有相邻的载波相位相反的APOD调制策略c.正载波与负载波相位相反的POD调制策

6、略(a)PD调制(b)APOD调制(c)POD调制图2-3多载波谐波消除SPWM调制策略示意图(2).基于载波水平移相SPWM方法图2-4PS调制策略示意图空间矢量SVPWM脉宽调制图2-5三相三电平空间矢量图三电平空间电压矢量原理三电平逆变器每桥臂有4个开关器件，引入开关函数,,,则应是三态开关变量（分别定义为0，1，2），对应的输出相电压为，0，(为直流回路电压)。故三相三电平逆变器合成电压矢量数为种，除去冗余电压矢量，有效电压矢量有19种。（a）基本拓扑结构（b）简化结构模型图2-6三电平

7、逆变器拓扑结构图三电平空间电压矢量算法1.判断电压参考矢量Vr所处的扇区和小三角形区从图2-7可以看出SVPWM的首要任务，是判断Vr位于哪个区域及该区域的哪个小三角形，然后就能依此确定出相应的输出电压矢量。把空间矢量PWM方法的实现归纳为以下几步，以第一扇区为例：(1)根据电压矢量的模长计算调制度的大小：，u为参考电压矢量幅值，ud为直流母线电压。(2)根据参考电压的矢量角判断电压矢量所在的区间：图2-7第一个60°区域的电压矢量图如图2-7所示的第一扇区，就需判断电压矢量位于第一扇区的A、B

8、、C、D的哪一区域。定义m的边界条件分别为mark1，mark2，mark3；由三角关系可得：(2-2)通过判断与上述三个边界条件的关系可得到电压矢量落在哪个区间：①当时，电压矢量落于A区，由V0，V1，V2三矢量等效合成。②当时，电压矢量落于B区，由V1，V2，V8三矢量等效合成。③当且时，电压矢量落于C区，由V1，V7，V8三矢量等效合成。④当且时，电压矢量落于D区，由V2，V8，V9三矢量等效合成。2.确定各合成电压矢量的作用时间当参考矢量落入某一个三角形区域时，为了在输出得到相应频率的正