无速度传感器的异步电动机直接转矩控制的研究

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1、河海大学博士学位论文摘要本文在异步电动机直接转矩控制系统无速度传感器的设计、定子磁链的观测、低速性能的提高以及系统高性能数字控制的实现等方面进行了广泛而深入的研究，采用TMS320LF2407DSP实现了无速度传感器的异步电动机直接转矩控制系统。论文针对传统磁链观测方法的局限性，提出了一种新的定子磁链自适应磁链观测器，该观测器在观测定子磁链的同时也辨识了随温度变化的定、转子电阻，并观测出转子速度。通过数字仿真，其鲁棒性和观测效果得到充分的证实。在磁链观测器的基础上，依据波波夫稳定性理论和李雅普诺夫理论推导出自适应收敛率，设计出三种不同的自适应速度观测器，对这三种观测器进行对比研究，最后

2、将一种简单实用的速度估计器与磁链观测器结合在一起应用于直接转矩控制系统中，并进行了仿真和实验研究。在分析传统DTC的固有缺陷的基础上，提出了基于SVM矢量细分的直接转矩控制策略，提高了DTC的低速性能。将离散空间电压矢量调制技术应用到直接转矩控制中，每个周期分三个时间段，用三个电压矢量合成来增加电压矢量的数目，进而减少了转矩脉动。在此基础上，使用磁链五层和转矩双层滞环控制方案，进一步改进和优化开关表，扩大了调速范围，并且提高了控制性能。仿真和实验结果表明新的自适应速度观测器与磁链观测器结合在一起应用于直接转矩控制系统中，并将离散空间矢量调制技术(DSVM)加入直接转矩控制策略后，在保留

3、传统DTC动态性能的情况下，提高了电机的低速转矩，并减小了转矩脉动和电磁噪声。该方案简单可靠，观测精度高。最后，在控制系统的数字化实现以及实时软件的编制方面，进行了大量的理论与实践研究。采用C语言/汇编语言混合编程的方法，成功地完成了DSP实时控制软件的研制工作，实现了无速度传感器的异步电动机直接转矩控制系统的高性能控制。关键词:异步电动机，直接转矩控制，无速度传感器，模型参考自适应(MRAS)离散空间向量调制(DSVM)，磁链观测器，数字信号处理器(DSP)河海大学博士学位论文theobservation.ThetestprototypesystemisimplementedonaD

4、igitalSignalProcessor(DSPTMS320LF2407).Thereal-timecontrollersoftwareiswrittenbyCmixedwithassemblelanguage,andtheresearchofdigitalrealizationandthesoftwaredesignarecarriedoutdeeply.ManyperformancesoftheSpeedsensorlessasynchronousmotorsystemofdirecttorquecontrolhaveattainedthemostadvancedlevelind

5、omestic.Keywords:AsynchronousMachine,DirectTorqueControl,SpeedSensorless,ModelReferenceAdaptiveSystem(MRAS),DiscreteSpaceVectorModulation(DSVM)，FluxObserver，DigitalSignalProcessor(DSP)学位论文独创性声明:本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献

6、均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。如不实，本人负全部责任。论文作者(签名):2004年/。月务日学位论文使用授权说明河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布(包括刊登)授权河海大学研究生院办理。论文作者(签名):2004年/0月舜日河海大学博士学位论文第1章绪论1.1研究的目的和意义自从70年代末矢量控制技术发展以来，交流传动技术就从理论上解决

7、了交流调速系统在静、动态性能上与直流传动相媲美的问题。矢量控制技术模仿直流电动机的控制，以转子磁场定向，用坐标变换的方法，实现了对交流电动机的转速和磁链控制的完全解祸。它的提出是交流调速发展史上的一个里程碑，具有划时代的重要意义。然而，在实际上由于转子磁链难于准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，以及在模拟直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换的复杂性，使得实际的控制效果难于达到理论分析的结果。这是矢量控制技术在实践上的不足之处。1985年由