本文關(guān)鍵詞：感應電機單電流傳感器矢量控制

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【摘要】：感應電機因其成本低、易維護、堅固可靠等優(yōu)勢被廣泛應用于工業(yè)傳動領(lǐng)域。矢量控制方法的出現(xiàn)與成熟使得感應電機的控制難度大大降低,從而很大程度上提高了感應電機變頻調(diào)速系統(tǒng)的性能。矢量控制需要通過電流傳感器與速度傳感器獲取系統(tǒng)的電流與轉(zhuǎn)速信息,進而閉環(huán)控制。但由于傳感器在惡劣的環(huán)境下容易發(fā)生故障,降低了系統(tǒng)的可靠性。本文為了提高控制系統(tǒng)的可靠性,提出了一種單電流傳感器矢量控制方法,該方法可用于電流傳感器與速度傳感器故障后的容錯控制。無論速度傳感器能否正常工作,且在系統(tǒng)中僅有單個健康相電流傳感器的苛刻條件下,能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的矢量控制,使感應電機變頻調(diào)速系統(tǒng)的安全性、可靠性大大提升。首先,本文提出了一種單電流傳感器矢量控制策略。根據(jù)系統(tǒng)實際的情況對全階狀態(tài)觀測器的結(jié)構(gòu)進行了改進,設計了一種較為完備的反饋矩陣。通過改進的全階狀態(tài)觀測器估算的定子電流信息替代缺失的其它相電流信號完成閉環(huán)控制。本文分析了電流觀測器的穩(wěn)定性,通過仿真與實驗驗證了所提出策略的可行性與正確性。其次,結(jié)合單電流傳感器矢量控制方法的思想,提出了單電流傳感器模式下無速度傳感器矢量控制策略。通過理論分析,無速度傳感器矢量控制采用基于全階狀態(tài)觀測器的方法,將電流觀測器與速度觀測器進行有機結(jié)合,實現(xiàn)系統(tǒng)在電流與轉(zhuǎn)速信息同時缺失情況下的容錯運行。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)速估計的精度,本文對速度觀測器的穩(wěn)定性進行分析,提出了一種簡單有效的誤差反饋矩陣設計方法。通過仿真實驗驗證了所提出控制策略的合理性與可行性。最后,搭建了基于ARM的1.1k W感應電機對拖加載實驗平臺,加載方案采用同軸對拖的方式。本文從硬件結(jié)構(gòu)和軟件設計流程兩個方面對實驗平臺進行了介紹,并將本文提出的方法在Keil開放環(huán)境下進行了程序的編寫與調(diào)試。通過在不同條件下的實驗驗證了所提出方法的可行性與正確性。實驗結(jié)果表明,在有速度傳感器的情況下,本文所提出的單電流傳感器矢量控制系統(tǒng)具有良好的控制性能,可以穩(wěn)定運行在極低速甚至零速狀態(tài)。在無速度傳感器的情況下也具有較高的可靠性,可實現(xiàn)系統(tǒng)從電動狀態(tài)到發(fā)電狀態(tài)的穩(wěn)定切換。
【關(guān)鍵詞】：感應電機 單電流傳感器 電流觀測器 容錯控制 全階狀態(tài)觀測器
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM346
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題的研究背景及意義9-10
• 1.2 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 感應電機變頻調(diào)速控制10-11
• 1.2.2 單電流傳感器矢量控制11-13
• 1.2.3 無速度傳感器矢量控制13-15
• 1.2.4 單電流無速度傳感器矢量控制15-16
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容16-18
• 第2章 感應電機矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 感應電機數(shù)學模型的建立18-24
• 2.2.1 坐標變換方法19-22
• 2.2.2 感應電機動態(tài)數(shù)學模型22-24
• 2.3 基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制24-27
• 2.4 控制器參數(shù)設計27-29
• 2.4.1 電流環(huán)控制器參數(shù)設計27-28
• 2.4.2 速度環(huán)控制參數(shù)設計28-29
• 2.5 仿真結(jié)果分析29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第3章 單電流傳感器矢量控制系統(tǒng)31-46
• 3.1 引言31
• 3.2 改進的單電流傳感器矢量控制31-38
• 3.2.1 全階狀態(tài)觀測器基本原理31-32
• 3.2.2 傳統(tǒng)電流觀測器設計32-36
• 3.2.3 改進電流觀測器設計36-38
• 3.3 電流觀測器反饋矩陣的設計38-40
• 3.4 仿真結(jié)果分析40-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第4章 單電流無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)46-59
• 4.1 引言46
• 4.2 無速度傳感器矢量控制46-51
• 4.2.1 速度觀測器基本原理46-49
• 4.2.2 速度觀測器反饋矩陣的設計49-51
• 4.3 單電流無速度傳感器矢量控制51-54
• 4.3.1 傳統(tǒng)單電流無速度傳感器矢量控制51-54
• 4.3.2 改進單電流無速度傳感器矢量控制54
• 4.4 仿真結(jié)果分析54-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第5章 實驗平臺搭建與實驗結(jié)果分析59-73
• 5.1 引言59
• 5.2 基于STM32 ARM的實驗平臺搭建59-61
• 5.3 感應電機控制算法編程實現(xiàn)61-62
• 5.4 實驗結(jié)果分析62-72
• 5.4.1 單電流傳感器矢量控制62-67
• 5.4.2 單電流無速度傳感器矢量控制67-72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論73-75
• 參考文獻75-82
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文82-84
• 致謝84

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本文編號：1108680