本文關鍵詞：基于滑模觀測器的異步電機轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)子時間常數(shù)辨識技術研究

  更多相關文章： 轉(zhuǎn)速觀測 參數(shù)辨識 矢量控制 異步電機 電動汽車

【摘要】：隨著電力電子變流技術及控制理論的發(fā)展,異步電機調(diào)速性能也在不斷提升。無論是一般工業(yè)應用,還是電動汽車等新興應用領域,異步電機以其簡單可靠的結(jié)構、寬大的調(diào)速范圍、以及低廉的制造成本等優(yōu)勢依舊保持著主導地位。本文以異步電機矢量控制為基礎,針對電動汽車應用場合的,圍繞著異步電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子時間常數(shù)的在線辨識技術展開研究,以期提升在速度傳感器故障情況下無速度傳感器控制系統(tǒng)性能和有速度傳感器情況下的磁場定向準確性。盡管出于運行性能的考慮,當前多數(shù)電動汽車運行場合均安裝有速度傳感器,但無速度傳感器控制既是速度傳感器故障情況下電動汽車實際運行的需求,也是技術進一步提升的研究方向,因此本論文研究了一種速度和磁鏈觀測器設計方案。該方案在兩相靜止坐標系下,利用由電流觀測誤差和觀測磁鏈形成復合滑模面,進而構成滑模觀測器,實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速和磁鏈的同時觀測。論文依據(jù)同步旋轉(zhuǎn)坐標系下異步電機數(shù)學模型和狀態(tài)觀測器的設計機理,推演了靜止坐標系下復合滑模面的構造本質(zhì),揭示了傳統(tǒng)單滑模面存在的穩(wěn)態(tài)誤差問題,論證了復合滑模面的唯一性,促進了基于復合滑模面的滑模觀測器設計理論的完善。在根據(jù)李雅普諾夫穩(wěn)定性理論對該滑模觀測器的收斂性進行證明的基礎上,對速度觀測的性能以及據(jù)此設計的異步電機無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的性能進行了討論。電機參數(shù),尤其是轉(zhuǎn)子時間常數(shù)的準確性是制約矢量控制性能的關鍵,為了提高矢量控制系統(tǒng)對異步電機參數(shù)變化的魯棒性,本文設計了一個在兩相靜止坐標系下的滑模觀測器,用以對轉(zhuǎn)子時間常數(shù)進行在線辨識。該觀測器的兩個復合滑模面由觀測磁鏈、觀測電流和實際電流構成,收斂性有李雅普諾夫穩(wěn)定性理論予以保證,而其收斂后的等效控制量即為轉(zhuǎn)子電阻和轉(zhuǎn)子時間常數(shù)倒數(shù)的辨識值。該觀測器的突出優(yōu)勢在于其可對轉(zhuǎn)子電阻和轉(zhuǎn)子時間常數(shù)同時進行辨識,辨識結(jié)果不受互感參數(shù)的影響,且對電機漏感的變化具有較強的魯棒性。在實際應用中,其對定子電阻參數(shù)的依賴可較為方便地通過電機內(nèi)置溫度傳感器進行在線補償。搭建了異步電機的實驗平臺,對所述的異步電機矢量控制、無速度傳感器控制等關鍵技術進行實驗驗證。
【關鍵詞】：轉(zhuǎn)速觀測 參數(shù)辨識 矢量控制 異步電機 電動汽車
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM343
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-17
• 第一章 緒論17-28
• 1.1 課題研究的意義17-18
• 1.2 電動汽車及其驅(qū)動18-20
• 1.3 異步電機控制技術20-21
• 1.4 無速度傳感器技術21-24
• 1.5 參數(shù)辨識技術24-26
• 1.6 本文研究的主要內(nèi)容26-28
• 第二章 異步電機數(shù)學模型及矢量控制28-40
• 2.1 異步電機的數(shù)學模型28-33
• 2.1.1 三相靜止坐標系下異步電機的數(shù)學模型28-30
• 2.1.2 兩相靜止αβ標系下異步電機的數(shù)學模型30-33
• 2.1.3 兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標系下異步電機的數(shù)學模型33
• 2.2 基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向下的異步電機矢量控制33-36
• 2.2.1 基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的異步電機動態(tài)數(shù)學模型34-35
• 2.2.2 基于間接磁場定向的異步電機矢量控制35-36
• 2.3 仿真分析36-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 第三章 基于滑模觀測器的異步電機轉(zhuǎn)速辨識40-53
• 3.1 基于單個復合滑模面的觀測器40-43
• 3.1.1 dq軸下單滑模面觀測器的方程推倒40-42
• 3.1.2 單滑模面觀測器的非收斂性證明42-43
• 3.2 雙復合滑模面滑模觀測器的設計43-45
• 3.2.1 αβ下雙滑模面觀測器的設計43-44
• 3.2.2 雙滑模面觀測器的穩(wěn)定性證明44-45
• 3.3 仿真結(jié)果45-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 第四章 基于滑模觀測器的異步電機轉(zhuǎn)子時間常數(shù)在線辨識53-72
• 4.1 轉(zhuǎn)子電阻變化對磁場定向的影響53-54
• 4.2 觀測器所用的電機模型54-55
• 4.3 滑模觀測器的設計55-58
• 4.3.1 雙滑模面觀測器的方程推倒55-58
• 4.3.2 滑模等效控制量的推倒58
• 4.4 仿真結(jié)果58-71
• 4.5 本章小結(jié)71-72
• 第五章 實驗研究72-86
• 5.1 實驗系統(tǒng)構成72-73
• 5.2 硬件電路73-76
• 5.2.1 采樣電路74-76
• 5.2.2 驅(qū)動電路76
• 5.3 系統(tǒng)軟件76-79
• 5.3.1 主程序77
• 5.3.2 中斷程序77-78
• 5.3.3 觀測器程序78-79
• 5.4 實驗結(jié)果79-85
• 5.4.1 異步電機矢量控制實驗79-82
• 5.4.2 異步電機滑模速度觀測器實驗82-85
• 5.5 本章小結(jié)85-86
• 第六章 總結(jié)和展望86-88
• 6.1 總結(jié)86
• 6.2 展望86-88
• 參考文獻88-93
• 攻讀碩士學位期間的學術活動及成果情況93

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