【摘要】：異步電機(jī)因其可靠性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)在電動(dòng)汽車、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,矢量控制方案則因其優(yōu)異的控制性能受到人們青睞。盡管異步電機(jī)矢量控制是一個(gè)相對(duì)成熟的課題,但是各應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制精度、運(yùn)行可靠性提出了越來越高的要求,而且高性能矢量控制仍然存在一些難點(diǎn)和挑戰(zhàn)。為此,本文將從磁鏈觀測(cè)、轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線辨識(shí)、無速度傳感器控制三個(gè)方向開展研究,以提高系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制精度和可靠性。電壓模型是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的磁鏈觀測(cè)器,但是存在眾所周知的純積分問題。盡管基于帶通濾波器的改進(jìn)方案可以有效濾除反感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的直流分量并抑制反感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的高頻噪聲,但是其動(dòng)態(tài)性能仍有待提升。為此,本文將以復(fù)矢量分析方法闡述帶通濾波器方案的演化過程,進(jìn)而提出帶通濾波器方案的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)策略及參數(shù)設(shè)計(jì)方法。最終,基于估計(jì)磁鏈構(gòu)建轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制,提高了系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制精度。電機(jī)定子電流和轉(zhuǎn)子磁鏈的點(diǎn)乘值、轉(zhuǎn)矩、d軸定子電壓均可作為設(shè)定物理量來構(gòu)成一個(gè)模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)(Model reference adaptive system,MRAS),實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的在線辨識(shí)。但是辨識(shí)系統(tǒng)中比例積分調(diào)節(jié)器參數(shù)的選取缺乏理論依據(jù),同時(shí)辨識(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性也需要深入分析。為此,本文提出通過修改傳統(tǒng)轉(zhuǎn)矩模型中參考轉(zhuǎn)矩計(jì)算式進(jìn)而構(gòu)造一種改進(jìn)轉(zhuǎn)矩模型,以此避免錯(cuò)誤平衡點(diǎn)問題。本文提出在傳統(tǒng)d軸定子電壓模型中引入定子頻率和轉(zhuǎn)矩電流信息以擴(kuò)大辨識(shí)模型的有效作用區(qū)間。此外,分析了MRAS中比例積分調(diào)節(jié)器參數(shù)對(duì)三個(gè)辨識(shí)系統(tǒng)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)收斂動(dòng)態(tài)過程的影響,這為調(diào)節(jié)器參數(shù)的優(yōu)化選取提供了設(shè)計(jì)思路和理論依據(jù)。用于無速度傳感器控制的dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的靜態(tài)補(bǔ)償電壓模型存在固有的代數(shù)環(huán)問題。為了解決這一問題,通常在控制系統(tǒng)中引入一個(gè)低通濾波器。本文通過理論分析發(fā)現(xiàn):低通濾波器的截止頻率選取不當(dāng)會(huì)造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。為此,本文提出一種截止頻率隨轉(zhuǎn)子角頻率自適應(yīng)變化的設(shè)計(jì)方案,避免了磁鏈崩潰的不穩(wěn)定現(xiàn)象。此外,本文深入分析了定子電阻偏差對(duì)無速度傳感器控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響。
【圖文】：

步完善新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》中指出新能源汽車的對(duì)汽車?yán)m(xù)航里程和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提出了更為嚴(yán)格的要求。課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀異步電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)在電動(dòng)汽車、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用[4]。電機(jī)矢量控制是一個(gè)相對(duì)成熟的課題，但是各應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)度、系統(tǒng)可靠性提出了越來越高的要求，而高性能矢量控制仍然存在一挑戰(zhàn)[7-8]。圖 1.1 給出了基于間接矢量控制的異步電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的整。如圖 1.1 所示，根據(jù) dq 軸反饋電流和電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)可以計(jì)算得到。在有速度傳感器的系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子位置及轉(zhuǎn)速可通過旋轉(zhuǎn)變壓器或者光獲取。轉(zhuǎn)差頻率與轉(zhuǎn)子角頻率之和即為定子頻率，通過對(duì)定子角頻率的可以得到轉(zhuǎn)子磁鏈位置，即靜止坐標(biāo)系和 dq 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換此外，通過轉(zhuǎn)矩指令并綜合轉(zhuǎn)速、母線電壓、dq 軸定子電壓信息可以得流指令值。在電動(dòng)汽車用電驅(qū)系統(tǒng)中，，通過油門、剎車踏板可以獲取轉(zhuǎn)。

給定勵(lì)磁電流需要減小以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，由此會(huì)的變化[10]。轉(zhuǎn)子電阻和電感的變化均會(huì)導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)所述的 IFOC 基本原理，當(dāng)電機(jī)真實(shí)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)與控制系統(tǒng)計(jì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向出現(xiàn)偏差，進(jìn)而影響轉(zhuǎn)矩控制精度[11-12]。與磁場(chǎng)定向會(huì)導(dǎo)致 dq 軸轉(zhuǎn)子磁鏈的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程中出現(xiàn)欠阻尼震速度下降，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能變差[8-9]。針對(duì)轉(zhuǎn)矩控制精度提升的方：構(gòu)建磁鏈觀測(cè)器得到電機(jī)定子或者轉(zhuǎn)子磁鏈，利用估算轉(zhuǎn)矩；實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的在線校正，進(jìn)而保證轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的準(zhǔn)為有速度傳感器情況下的系統(tǒng)框圖，在無速度傳感器情況下可通到估計(jì)轉(zhuǎn)速。綜上，本文將以提高系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制精度和可靠性測(cè)、轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線辨識(shí)、無速度傳感器控制三個(gè)方面進(jìn)行鏈觀測(cè)定子反感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)積分的電壓模型磁鏈觀測(cè)器和電流模型磁鏈磁鏈觀測(cè)兩個(gè)基本方案，其實(shí)現(xiàn)框圖如圖 1.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM343

【參考文獻(xiàn)】

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2 辛振;趙仁德;陳晨;郭寶玲;;基于雙二階廣義積分器 鎖頻環(huán)的異步電機(jī)同步角頻率估計(jì)方法[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年27期

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本文編號(hào)：2642227