負(fù)載換流逆變器驅(qū)動同步電機(jī)慣量辨識策略研究.pdf

1、電勵磁同步電機(jī)作為抽水蓄能電站、電網(wǎng)同步調(diào)相機(jī)等大功率交流傳動領(lǐng)域的重要裝備，其可靠軟起動與調(diào)速技術(shù)越來越被關(guān)注。負(fù)載換流逆變器(Load Commutated Inverter, LCI)因其在驅(qū)動裝置容量、性價比、可靠性等方面的優(yōu)勢，特別適合于大功率同步電機(jī)起動控制。以往在LCI驅(qū)動同步電機(jī)調(diào)試過程中，由于缺乏對被控對象數(shù)學(xué)模型參數(shù)的準(zhǔn)確了解，通常依據(jù)經(jīng)驗或試湊法對LCI的轉(zhuǎn)速/電流雙閉環(huán)系統(tǒng)控制器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，控制性能無法實現(xiàn)優(yōu)化

2、。轉(zhuǎn)動慣量作為被控對象數(shù)學(xué)模型中的重要參數(shù)之一，對控制性能的優(yōu)化具有重要作用。通過準(zhǔn)確獲取系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量，可以為建立系統(tǒng)準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而實現(xiàn)電流/轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制器的參數(shù)在線自調(diào)整，從而達(dá)到優(yōu)化控制的目的。因此，研究LCI驅(qū)動電勵磁同步電機(jī)的系統(tǒng)慣量辨識具有重要意義與應(yīng)用價值。
　　本文首先對用于轉(zhuǎn)動慣量辨識的遞推最小二乘法進(jìn)行理論分析與遞推公式推導(dǎo)。結(jié)合電勵磁同步電機(jī)的機(jī)械運動方程和遞推最小二乘法原理，提出了適用于LCI

3、驅(qū)動電勵磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量辨識方案，并明確辨識慣量過程中所需要的參數(shù)。在Matlab/Simulink中搭建了LCI驅(qū)動電勵磁同步電機(jī)的軟起動系統(tǒng)模型以及慣量辨識模塊，對提出的慣量辨識方案進(jìn)行仿真分析與驗證。
　　其次，針對慣量辨識過程中需對轉(zhuǎn)速實時檢測的問題，本文提出了一種基于勵磁電流脈動信號響應(yīng)的轉(zhuǎn)子檢測方法，對這種方法的原理和可行性進(jìn)行了推導(dǎo)分析，并在Matlab/Simulink中搭建相應(yīng)的仿真模型進(jìn)行了驗證。在驗證其可

4、行性基礎(chǔ)上，給出了具體的檢測方案與硬件電路實現(xiàn)方法，實現(xiàn)了對電機(jī)轉(zhuǎn)子位置、電機(jī)轉(zhuǎn)速的全程無傳感器實時檢測。該方法相較于其它無傳感器檢測方案具有與實際轉(zhuǎn)速無關(guān)、低速運行時檢測精度高、簡單可靠等優(yōu)點。
　　最后，搭建了滿足多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)LCI驅(qū)動15kW/380V電勵磁同步電機(jī)要求的實驗測試平臺，對提出的轉(zhuǎn)動慣量辨識方案和轉(zhuǎn)子位置無傳感器檢測策略進(jìn)行了實驗分析與驗證。設(shè)計了基于TMS320F2018的控制系統(tǒng)，詳細(xì)說明了慣量辨識和轉(zhuǎn)子位