文档介绍：河海大学博士学位论文
摘要
本文在异步电动机直接转矩控制系统无速度传感器的设计、定子磁链的观测、
低速性能的提高以及系统高性能数字控制的实现等方面进行了广泛而深入的研究,
采用实现了无速度传感器的异步电动机直接转矩控制系统。
论文针对传统磁链观测方法的局限性,提出了一种新的定子磁链自适应磁链观
测器,该观测器在观测定子磁链的同时也辨识了随温度变化的定、转子电阻,并观
测出转子速度。通过数字仿真,其鲁棒性和观测效果得到充分的证实。在磁链观测
器的基础上,依据波波夫稳定性理论和李雅普诺夫理论推导出自适应收敛率,设计
出三种不同的自适应速度观测器,对这三种观测器进行对比研究,最后将一种简单
实用的速度估计器与磁链观测器结合在一起应用于直接转矩控制系统中,并进行了
仿真和实验研究。
在分析传统的固有缺陷的基础上,提出了基于矢量细分的直接转矩
控制策略,提高了的低速性能。将离散空间电压矢量调制技术应用到直接转矩
控制中,每个周期分三个时间段,用三个电压矢量合成来增加电压矢量的数目,进
而减少了转矩脉动。在此基础上,使用磁链五层和转矩双层滞环控制方案,进一步改
进和优化开关表,扩大了调速范围,并且提高了控制性能。仿真和实验结果表明新的
自适应速度观测器与磁链观测器结合在一起应用于直接转矩控制系统中,并将离散
空间矢量调制技术加入直接转矩控制策略后,在保留传统动态性能
的情况下,提高了电机的低速转矩,并减小了转矩脉动和电磁噪声。该方案简单可
靠,观测精度高。
最后,在控制系统的数字化实现以及实时软件的编制方面,进行了大量的理论
与实践研究。采用语言汇编语言混合编程的方法,成功地完成了实时控制
软件的研制工作,实现了无速度传感器的异步电动机直接转矩控制系统的高性能控
制。
关键词异步电动机,直接转矩控制,无速度传感器,模型参考自适应
离散空间向量调制,磁链观测器,数字信号处理器
无速度传感器的异步电动机直接转矩控制的研究
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河海大学博士学位论文
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论文作者签名年。月务日
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论文作者签名年月舜日
河海大学博士学位论文
第章绪论
研究的目的和意义
自从年代末矢量控制技术发展以来,交流传动技术就从理论上解决了交流调速系
统在静、动态性能上与直流传动相媲美的问题。矢量控制技术模仿直流电动机的控制,以
转子磁场定向,用坐标变换的方法,实现了对交流电动机的转速和磁链控制的完全解祸。
它的提出是交流调速发展史上的一个里程碑,具有划时代的重要意义。然而,在实际上由
于转子磁链难于准确观测,系统特性受电动机参数的影响较大,以及在模拟直流电动机控
制过程中所用矢量旋转变换的复杂性,使得实际的控制效果难于达到理论分析的结果。这
是矢量控制技术在实践上的不足之处。
年由德国鲁尔大学的教授首次提出了六边形定子磁链的直接转矩控
制,以下简称理论〔‘,,年日本学者提出的圆
形磁链的直接转矩控制〔,,虽然在理论推导和实现方法上有所不同,但是基本思想是一致
的,即摒弃了矢量控制中电流解祸的控制思想,取消了旋转坐标变换,去掉了脉宽
调制器和电流反馈环节,通过检测定子电压和定子电流,直接计算出电机的磁链和转矩,
并利用两个滞环比较器,直接实现对定子磁链和转矩的解藕控制。直接转矩控制技术一诞
生,就以自己新颖的控制思想,简洁明了的系统结构,优良的静、动态性能受到了普遍的
注意和迅速的发展。
和经典矢量控制相比,直接转矩控制有以下几个主要特点【
直接转矩控制在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型,控制电动机的磁链
和转矩。它不需要像矢量控制那样将交流电动机与直流电动机作比较、等效和转化,既不
需要模仿直流电动机控制,也不需要为解藕而简化交流电动机的数学模型。它