【摘要】：異步電機(jī)(Induction Motor,IM),也被稱為感應(yīng)電機(jī),由于其結(jié)構(gòu)簡單,堅(jiān)固耐用,價(jià)格低廉,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸業(yè)等各個(gè)行業(yè),其用電量占據(jù)了工業(yè)用電的60%以上。但是普遍應(yīng)用的異步電機(jī)存在著整體效率較低的缺陷。而且由于異步電機(jī)受溫度變化、磁飽和以及集膚效應(yīng)的影響,參數(shù)變化具有非線性的特點(diǎn),由此產(chǎn)生的電機(jī)模型中參數(shù)不準(zhǔn)確會影響電機(jī)的動態(tài)性能。針對異步電動機(jī)存在的問題,本文根據(jù)矢量控制方法,反步控制方法,模型參考自適應(yīng)理論,能量效率優(yōu)化原理等方法,設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子參數(shù)在線辨識與效率最優(yōu)的異步電機(jī)反步控制系統(tǒng),并通過仿真驗(yàn)證了該方法的控制性能。第一,首先說明了本課題的研究目的和意義。然后介紹了IM調(diào)速控制策略、電機(jī)參數(shù)辨識方法以及效率優(yōu)化控制的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。第二,介紹了本文中需要用到的IM數(shù)學(xué)模型,以及利用坐標(biāo)變換對IM數(shù)學(xué)模型進(jìn)行簡化。初步研究了IM矢量控制方法,介紹了IM矢量控制系統(tǒng)的控制原理和結(jié)構(gòu)。第三,針對IM控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中會出現(xiàn)變化的參數(shù),利用模型參考自適應(yīng)理論和波波夫超穩(wěn)定性定理,設(shè)計(jì)了IM轉(zhuǎn)子電阻和轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)辨識模型,對變化的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)辨識并反饋給控制器。通過仿真實(shí)驗(yàn),測試了在轉(zhuǎn)子電阻突變和按斜坡函數(shù)變化時(shí)系統(tǒng)的控制性能,驗(yàn)證了所提出的參數(shù)辨識方法的性能。第四,研究了采用反步法設(shè)計(jì)電機(jī)控制器的方案,同時(shí)設(shè)計(jì)了電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測器,實(shí)現(xiàn)了對負(fù)載轉(zhuǎn)矩的實(shí)時(shí)觀測,針對變化的參數(shù)應(yīng)用了參數(shù)辨識模型。最后給出了帶參數(shù)辨識的IM反步控制的仿真實(shí)驗(yàn)分析,對比了矢量控制與反步法控制的控制性能。第五,分析了IM控制系統(tǒng)損耗的來源,并且給出了IM控制系統(tǒng)損耗的數(shù)學(xué)模型,然后提出了一種基于數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)的最優(yōu)勵磁電流的計(jì)算方案。通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,所提出的方案能夠很好地降低IM控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)的能量損耗,有效的提高了電機(jī)的運(yùn)行效率。綜上所述,本文以異步電機(jī)速度控制系統(tǒng)為研究對象,研究了異步電機(jī)參數(shù)非線性變化和運(yùn)行效率較低的問題,采用了反步法控制與參數(shù)辨識和電機(jī)效率優(yōu)化算法,實(shí)現(xiàn)了參數(shù)的在線辨識,提高了電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行效率,所提出的控制策略有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP273;TM343

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本文編號：2784968