異步電機(jī)間接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、異步電機(jī)間接轉(zhuǎn)矩控制旨在改善直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)由于采用轉(zhuǎn)矩和磁鏈的bang-bang控制所造成的開(kāi)關(guān)頻率不固定、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大特別是低速性能較差的缺點(diǎn)。間接轉(zhuǎn)矩控制同直接轉(zhuǎn)矩控制一樣，也是直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算電機(jī)的磁鏈以及轉(zhuǎn)矩，無(wú)需復(fù)雜繁瑣的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換。從控制角度來(lái)講，間接轉(zhuǎn)矩控制利用輸出量為連續(xù)的PI調(diào)節(jié)器分別對(duì)轉(zhuǎn)矩和磁鏈進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)逆變器的控制同樣采用幅值和相位可任意變化的合成電壓矢量，使磁鏈軌跡始終保持為圓形

2、，電壓空間矢量和磁鏈變化都可以精確計(jì)算出，是一種連續(xù)、精確的控制方式。
　　 間接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速觀測(cè)是必不可少的，但速度傳感器的存在給系統(tǒng)安裝增加了難度，且速度傳感器工作的可靠性直接影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，因此，無(wú)速度傳感器控制己經(jīng)成為交流傳動(dòng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，并且廣泛應(yīng)用于矢量控制，但在間接轉(zhuǎn)矩控制中無(wú)速度傳感器的應(yīng)用相對(duì)較少，因此，研究無(wú)速度傳感器在間接轉(zhuǎn)矩控制中的應(yīng)用是非常有意義的。
　　 本文在深入研究異步電機(jī)間

3、接轉(zhuǎn)矩和無(wú)速度傳感器控制理論的基礎(chǔ)上，分別就有速度傳感器和無(wú)速度傳感器兩種異步電機(jī)間接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真和系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，完成的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 1、定子磁鏈幅值和相位的準(zhǔn)確觀測(cè)是異步電機(jī)間接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，計(jì)算定子磁鏈的U-N模型具有適用于從低速到高速的全速范圍的優(yōu)點(diǎn)，但是U-N模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在數(shù)字控制系統(tǒng)中需要實(shí)時(shí)求解微分方程組，離散方法選擇不當(dāng)會(huì)造成計(jì)算誤差過(guò)大甚至計(jì)算結(jié)果不收斂。針對(duì)這一問(wèn)題，本文提出了一種

4、觀測(cè)定子磁鏈的U一N模型的數(shù)字離散及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法。有速度傳感器和無(wú)速度傳感器異步電機(jī)間接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法在穩(wěn)態(tài)及動(dòng)態(tài)情況下觀測(cè)結(jié)果穩(wěn)定、可靠。
　　 2、在深入研究異步電機(jī)間接轉(zhuǎn)矩控制基本原理的基礎(chǔ)上，完成了有速度傳感器異步電機(jī)間接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真和實(shí)驗(yàn)，在一臺(tái)2.ZkW的交流電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上就間接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了軟件的編寫(xiě)和調(diào)試，完成全速范圍內(nèi)的啟動(dòng)、調(diào)速、突加減額定負(fù)載等穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)性能實(shí)驗(yàn)，

5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)相比，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)及系統(tǒng)噪聲明顯減小，在突加、減負(fù)載的動(dòng)態(tài)過(guò)程中定子磁鏈保持穩(wěn)定，過(guò)渡過(guò)程平滑，正弦度好;在啟動(dòng)及負(fù)載擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程中轉(zhuǎn)速跟隨給定;定子電流脈動(dòng)小。
　　 3、模型參考自適應(yīng)法是目前應(yīng)用比較廣泛的一種在線轉(zhuǎn)速辨識(shí)方法。
　　 目前模型參考自適應(yīng)法轉(zhuǎn)速辨識(shí)主要分為:基于轉(zhuǎn)子磁鏈、基于反電動(dòng)勢(shì)、基于無(wú)功功率三種方法，通過(guò)對(duì)三者的比較，本文在繼承實(shí)驗(yàn)室己有成果的基礎(chǔ)上選取基于無(wú)功功率

6、的模型參考自適應(yīng)方法實(shí)現(xiàn)了異步電機(jī)在線轉(zhuǎn)速辨識(shí)，進(jìn)行了軟件的編寫(xiě)和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
　　 4、完成無(wú)速度傳感器異步電機(jī)間接轉(zhuǎn)矩控制不同轉(zhuǎn)速下的啟動(dòng)、調(diào)速、突加減額定負(fù)載等穩(wěn)態(tài)、.動(dòng)態(tài)性能實(shí)驗(yàn)，基本實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全速范圍內(nèi)無(wú)速度傳感器運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于無(wú)功功率模型參考自適方法的無(wú)速度傳感器異步電機(jī)間接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)包括不同轉(zhuǎn)速、空載、額定負(fù)載在內(nèi)的各種運(yùn)行狀態(tài)下，其穩(wěn)態(tài)時(shí)最大辨識(shí)誤差±18r/min，轉(zhuǎn)速越高辨識(shí)精度越高。