【摘要】：交流異步電機具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格低廉、運行可靠、可用于較惡劣環(huán)境等優(yōu)點,在生產(chǎn)機械和生活器械中得到了廣泛應用,這也得益于矢量控制理論的普遍應用。矢量控制策略的關(guān)鍵在于磁場定向,而電機參數(shù)的精度直接影響著磁場定向的準確性。如果電機某些參數(shù)設置不準確或在運行過程中發(fā)生變化,將導致磁場定向出現(xiàn)偏差,進而影響矢量控制系統(tǒng)的性能。因此,異步電機的參數(shù)辨識至關(guān)重要。本文主要研究了交流異步電機矢量控制系統(tǒng)中的參數(shù)辨識與變頻調(diào)速問題。其中討論了三種參數(shù)辨識方法和兩種變頻調(diào)速控制方法。一、系統(tǒng)的分析了異步電機傳統(tǒng)參數(shù)辨識中的直流、堵轉(zhuǎn)、空載實驗的簡化電路,在原有的基礎上加入了PI電流控制和最小二乘法,又在堵轉(zhuǎn)、空載實驗中采用了離散傅里葉變換的數(shù)據(jù)處理方法,去除了其他諧波的影響,提高了參數(shù)辨識的精度。但此種方法精度有限,通過此種參數(shù)辨識方法只能確定矢量控制各參數(shù)的初始值。二、在轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制基礎上,采用遞推最小二乘法進行參數(shù)辨識時,需對電機模型中電流的二階導數(shù)進行離散化處理,考慮到這一操作在增加了計算量的同時,還放大了測量噪聲。因此,提出了一種改進的異步電機線性模型,此模型輸入項中只需要求取電流的一階導數(shù)值,其他為直接觀測項。針對測量噪聲,采用二階巴特沃思濾波器進行濾波,并且利用改進的歐拉方法直接求解巴特沃思濾波器的狀態(tài)方程,直接得到濾波后的電流值和電流的一階導數(shù)值,無需再進行離散化處理。此種參數(shù)辨識方法辨識結(jié)果準確,方法簡單,但是易受噪聲、轉(zhuǎn)速波動的影響。三、由于在進行異步電機參數(shù)辨識時,對電流的穩(wěn)定性提出了更高的要求。因此,采用參數(shù)自適應PID算法代替異步電機矢量控制電流環(huán)中原有的PI控制,該算法采用帶遺忘因子的遞推最小二乘算法對PID參數(shù)進行在線估計,能夠根據(jù)不同情況實時調(diào)整PID參數(shù)。四、在利用轉(zhuǎn)子磁場定向α-β坐標系下的電機模型進行遺傳算法參數(shù)辨識時,其數(shù)學模型中轉(zhuǎn)子磁鏈不可直接觀測。因此,提出了一種定子電流定向的坐標系,在此坐標系下可以得到由可直接觀測量表示的磁鏈模型,經(jīng)坐標變換代入原有電機模型,消去了磁鏈輸入項,避免了觀測磁鏈帶來的誤差。由于遺傳算法在尋優(yōu)的過程中容易遇到收斂速度慢、陷入局部最優(yōu)等問題,將牛頓迭代法應用到遺傳算法中,對待辨識參數(shù)進行一次迭代,大大的提高遺傳算法的收斂速度和搜索能力。此種參數(shù)辨識方法辨識結(jié)果準確,速度快,魯棒性好。五、異步電機在進行變頻調(diào)速時,傳統(tǒng)的弱磁控制方法無法充分的利用電壓輸出轉(zhuǎn)矩的能力。因此,提出了一種基于電流邊界限制條件的弱磁控制策略。該方法在調(diào)節(jié)勵磁電流后能夠使輸出轉(zhuǎn)矩電流逼近轉(zhuǎn)矩電流限制條件,進而使定子電流矢量逼近電流限制圓。在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)可以將最大勵磁電流作為勵磁電流初始值,提高恒轉(zhuǎn)矩區(qū)輸出轉(zhuǎn)矩的能力。在弱磁區(qū)不需要考慮電壓裕量的問題,可以充分的利用電壓的輸出能力,提高弱磁區(qū)輸出轉(zhuǎn)矩的能力。鑒于勵磁電流調(diào)節(jié)過程的非線性,同時引入模糊PI控制器,使得調(diào)節(jié)過程更加精確,具有更好的動、靜態(tài)特性。
【圖文】：

電流之間存在 y = ax + b的線性關(guān)系，a 為電阻sR ，b 為此線性相關(guān)參數(shù)[17]。，因此，采用同一條件下多次測量的方值，再根據(jù)最小二乘法的原理，未知參。2 21 1( ) ( ) ni i iiy y y ax b = = 112 ( ) 02 ( ) 0ni i iini iiSy ax b xaSy ax bb=== == = 21 1 10n n ni i i ii ix y b x a x= = = =

理論研究得到的算法數(shù)字化，，應用到異步電機 TMS320F2812 為核心的異步電機實驗平臺，示電路（包括鍵盤）、檢測電路、信號調(diào)制電芯片和25A、1 200 V的IGBT管組成，并且在耦完全隔離高壓側(cè)與低壓側(cè)，保證 SVPWM 驅(qū)中采用的異步電機型號為 JW6324 其參數(shù)如表圖如圖 2-7 所示。表 2-1 異步電機參數(shù)表參數(shù) 數(shù)值 參數(shù) 電壓/V 36 定子電阻 /sR Ω 電流/A 9 轉(zhuǎn)子電阻 /rR Ω 功率/W 250 互感 / HmL 速/Rpm 1 400 轉(zhuǎn)子電感 / HrL 對數(shù) 2 額定磁鏈 /Wbrψ
【學位授予單位】：石家莊鐵道大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM343

【參考文獻】

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本文編號：2708238