【摘要】：間接矢量控制方案因具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好等優(yōu)點成為當(dāng)前應(yīng)用于異步電機驅(qū)動控制的主流方案。決定系統(tǒng)性能的轉(zhuǎn)子磁場定向準(zhǔn)確性取決于控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子時間常數(shù)的精度,而在電機運行過程中,電機轉(zhuǎn)子時間常數(shù)會因磁路飽和、溫度變化等因素發(fā)生明顯變化。轉(zhuǎn)子時間常數(shù)的不匹配將直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)子磁場定向出現(xiàn)偏差,致使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能惡化。因此,如何準(zhǔn)確的在線辨識轉(zhuǎn)子時間常數(shù)成為當(dāng)前學(xué)術(shù)界研究的焦點課題�；谀Ｐ蛥⒖甲赃m應(yīng)控制系統(tǒng)(model reference adaptive system,MRAS)的轉(zhuǎn)子時間常數(shù)在線辨識方案因具有物理概念清晰、易于實現(xiàn)、穩(wěn)定性好等優(yōu)點而受到青睞。但是,就當(dāng)前研究而言,在有速度傳感器的情況下,為了進一步提升MRAS辨識算法性能,仍然存在如下問題有待研究解決:(1)尚未揭示基于不同物理量的MRAS辨識系統(tǒng)之間的內(nèi)在關(guān)系,方案的優(yōu)化選擇缺少理論基礎(chǔ);(2)比例積分自適應(yīng)律參數(shù)多為試湊選取,缺少優(yōu)化設(shè)計,難以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)性能的優(yōu)化;(3)現(xiàn)有辨識方案多為針對轉(zhuǎn)子電阻的單一辨識方案,難以克服寬弱磁調(diào)速場合中勵磁電感變化的問題;(4)鐵耗和雜散損耗與轉(zhuǎn)子時間常數(shù)辨識之間的耦合問題鮮有研究。本文針對上述問題開展研究并提出了系列解決方案,發(fā)展了MRAS及參數(shù)辨識理論。借助李雅普諾夫穩(wěn)定理論和波波夫超穩(wěn)定理論,提出了基于MRAS辨識算法的統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型,揭示了不同辨識方案之間的內(nèi)在統(tǒng)一性,并為辨識方案的優(yōu)化選擇提供了理論基礎(chǔ)。同時,也據(jù)此證明了通過融合定子頻率、q軸定子電流等信息對自適應(yīng)律進行完善能夠擴大辨識模型的有效工作區(qū)間。此外,根據(jù)統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型所建立的辨識系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)不僅揭示了該類辨識系統(tǒng)具有高度非線性特征,而且為辨識系統(tǒng)斜坡響應(yīng)的解析分析提供了基礎(chǔ)。以無功功率、轉(zhuǎn)矩和定子電流點乘轉(zhuǎn)子磁鏈三個典型MRAS辨識算法為例,利用線性化理論建立了小信號模型,對參數(shù)辨識系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題進行了深入研究,為MRAS中比例積分自適應(yīng)律參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計提供了理論依據(jù)。針對無功功率模型,本文在自適應(yīng)律中引入定子頻率信息的基礎(chǔ)上,通過調(diào)節(jié)器參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計增強了系統(tǒng)收斂性。針對轉(zhuǎn)矩模型,本文證明錯誤平衡點的存在導(dǎo)致辨識系統(tǒng)僅適用于電機重載工況,同時給出了保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行的調(diào)節(jié)器參數(shù)選取范圍。針對定子電流點乘轉(zhuǎn)子磁鏈模型,本文提出依據(jù)電機運行工況對磁鏈估計模型中的定子電阻值進行調(diào)整以保證系統(tǒng)的全局穩(wěn)定性。本文提出一種轉(zhuǎn)子時間常數(shù)和勵磁電感的并行辨識方案,有效地克服了勵磁電感偏差對轉(zhuǎn)子時間常數(shù)辨識的影響。該方案的核心是在定子電流點乘轉(zhuǎn)子磁鏈模型辨識轉(zhuǎn)子時間常數(shù)的基礎(chǔ)上,綜合轉(zhuǎn)子磁鏈幅值和相位誤差信息實現(xiàn)勵磁電感的在線辨識。為了獲得參考轉(zhuǎn)子磁鏈,本文提出了一種基于直流偏置雙反饋補償?shù)母倪M電壓模型磁鏈觀測器。與現(xiàn)有方案相比,所提改進電壓模型不僅可以完全消除估計磁鏈中的直流偏置問題,而且可以實現(xiàn)磁鏈的快速跟蹤。針對鐵耗和雜散損耗兩個非理想因素,本文采用在并聯(lián)鐵耗模型中引入串聯(lián)雜散損耗模型的建模方式,并據(jù)此提出了兩種補償方案,以解決鐵耗和雜散損耗對轉(zhuǎn)子時間常數(shù)辨識的影響問題。方案一是立足于矢量控制系統(tǒng),在獲知電機磁滯、渦流、雜散損耗系數(shù)的情況下直接對指令電流和轉(zhuǎn)差頻率進行修正。方案二是通過改進無功功率模型在線辨識包含鐵耗和雜散損耗在內(nèi)的等效轉(zhuǎn)子時間常數(shù),從而獲得近似準(zhǔn)確的磁場定向,并通過指令電流的修正實現(xiàn)期望轉(zhuǎn)矩、磁鏈的輸出。另外,通過方案二獲得的等效轉(zhuǎn)子時間常數(shù)可以對電機磁滯、渦流、雜散損耗等系數(shù)進行擬合,進而為相應(yīng)修正過程提供必要信息并避免繁瑣的離線測試過程。
【圖文】：

晰、易于實現(xiàn)、穩(wěn)定性好等優(yōu)點而受到青睞[11]。但是，就當(dāng)前研算法仍然存在如下問題有待研究解決：(1) 基于不同物理量的擇缺少理論基礎(chǔ)；(2) 比例積分自適應(yīng)律參數(shù)多為試湊選取，定性和動態(tài)性能的優(yōu)化；(3) 現(xiàn)有辨識方案多為針對轉(zhuǎn)子電阻難以克服寬弱磁調(diào)速場合中勵磁電感變化的問題；(4) 鐵耗和間常數(shù)辨識之間的耦合問題鮮有研究。所述，雖然異步電機控制是一個相對成熟的課題，但由于其在方面仍然沒有出現(xiàn)廣泛認(rèn)可的方案。因此，有必要對轉(zhuǎn)子時間術(shù)難點進行深入研究，以尋求優(yōu)化辨識方案進而提高電機控制的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，中、低壓變頻器中應(yīng)用較多的硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是如圖 1.1 所示逆變器[12]。在通用變頻器中，，可通過電網(wǎng)電壓整流來建立直流母（electric vehicle，EV）用電機控制器的直流側(cè)電壓則由車載電

第一章 緒論散化積分算法來實現(xiàn)轉(zhuǎn)差頻率計算中的積分環(huán)節(jié)[13]；如果矢量控制節(jié)器設(shè)計良好，可考慮使用定子電流指令值代替實際反饋值來計算可以避免在定子頻率中引入不必要的干擾噪聲，進而提高系統(tǒng)抗定向角度和定子電流的基礎(chǔ)上，通過定子電流指令值和反饋值的誤例積分（proportional-integral，PI）控制獲取指令電壓，然后通過空術(shù)獲得驅(qū)動功率器件的開關(guān)信號。間接磁場定向角度的獲取本質(zhì)上電流模型磁鏈觀測器。如果可以通過其他磁鏈觀測器得到估計轉(zhuǎn)子度 也可以由轉(zhuǎn)子磁鏈 軸分量反正切運算查表或者通過鎖相環(huán)求直接磁場定向控制（direct field orientation control，DFOC）的基本磁場定向控制相比，間接矢量控制策略因其可靠性高、穩(wěn)定性好等機驅(qū)動場合中受到更多青睞[2], [10]。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM343

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2589718