無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的若干問題研究.pdf

1、近年來，電力電子技術、微電子技術以及現(xiàn)代控制理論的快速發(fā)展，對異步電機控制系統(tǒng)的全數(shù)字化控制、無速度傳感器以及先進的控制策略等技術的發(fā)展產生了巨大的推動作用。本文從工程實際應用角度出發(fā)，以異步電機無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)為主要研究對象，針對轉子磁鏈觀測、轉速辨識、系統(tǒng)穩(wěn)定性等幾個關鍵技術進行了深入的理論分析和仿真研究，進行了基于DSP的異步電機無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的硬件電路和控制軟件的設計，仿真和實驗驗證了理論分析的正確性。

2、　　 本文利用電機學的基本原理，對依據(jù)等效電機原則和非等效電機原則的矢量坐標變換內在的物理意義進行了深入研究，建立了異步電機的數(shù)學模型和狀態(tài)空間表達式。為了對異步電機的磁場定向矢量控制和無速度傳感器的自適應設計提供充分的理論依據(jù)，基于現(xiàn)代控制理論證明了異步電機的狀態(tài)空間模型是可控可觀性的。
　　 本文詳細闡述了不同的磁場定向方式下異步電機磁鏈和轉矩的解耦特性，指出在轉子磁場定向方式下磁鏈和轉矩實現(xiàn)了徹底的解耦控制，并建立了異步

3、電機按轉子磁場定向矢量控制的系統(tǒng)結構。磁鏈觀測是無速度傳感器系統(tǒng)的核心技術，對于電壓模型轉子磁鏈觀測器，純積分環(huán)節(jié)很容易導致輸出信號飽和與偏移，本文在詳細分析了電壓模型轉子磁鏈觀測器觀測誤差產生的原因的基礎上，對幾種典型的積分改進方案進行了理論分析、仿真比較和實驗。指出它們僅對積分初始值進行了改進，未能有效解決輸入直流偏置問題?；诖?，本文提出在對純積分環(huán)節(jié)進行改進的同時消除定子電流采樣信號中的直流偏置量，從而解決輸入直流偏置問題的方案

4、。實驗結果表明采用該方案觀測到的轉子磁鏈波形正弦性良好，無直流分量，有效消除了純積分環(huán)節(jié)對電壓模型轉子磁鏈觀測器的影響。
　　 本文運用Popov 超穩(wěn)定性理論建立了基于模型參考自適應(MRAS)的無速度傳感器系統(tǒng)，通過小信號穩(wěn)定性分析證明了轉速辨識子系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性?；跓o源性理論，將異步電機分為電磁子系統(tǒng)和機械子系統(tǒng)，應用Lyapunov 穩(wěn)定性理論證明了異步電機電磁子系統(tǒng)在定參數(shù)時的一致穩(wěn)定性，并推導出參數(shù)時變時異步電機全

5、局漸進穩(wěn)定的充分條件，為應用高性能電機控制策略提供了穩(wěn)定性依據(jù)。在分別對電機和轉速辨識子系統(tǒng)進行穩(wěn)定性分析的基礎上，從工程應用角度出發(fā)，提出了通過建立異步電機無速度傳感器矢量閉環(huán)控制系統(tǒng)的小信號數(shù)學模型，利用MATLAB 仿真得到根軌跡和階躍響應圖，進而判斷閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定范圍，以及電機時變參數(shù)和控制調節(jié)器參數(shù)的變化對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響這一方法。實驗結果表明，該方法還能夠有效指導實驗過程中控制調節(jié)器參數(shù)的整定。
　　 最后本文建

6、立了基于DSP 全數(shù)字化控制的異步電機無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)。為了提高計算精度，基于電機的標幺值數(shù)學模型進行了控制系統(tǒng)的軟件設計。針對定點DSP，提出了一種帶符號位的定標方法，確保了計算的準確性。在分析電壓空間矢量中死區(qū)效應產生機理的基礎上，提出瞬時電壓平均值的補償方法，根據(jù)定子電流矢量所在的扇區(qū)計算每一個開關周期的誤差電壓平均值，實現(xiàn)對定子電壓矢量的瞬時補償。為了克服低速時定子電壓檢測精度下降的問題，本文利用直流母線電壓和逆變器的開