高性能無速度傳感器感應(yīng)電機控制研究.pdf

1、交流傳動在國民經(jīng)濟中起著重要的作用，應(yīng)用領(lǐng)域遍及生產(chǎn)制造、傳動運輸、風(fēng)機泵類等各方面。感應(yīng)電機是應(yīng)用最廣泛的交流電機，其裝機容量達到電機總裝機容量的70％—80％，但其結(jié)構(gòu)的特殊性與復(fù)雜性使其控制比較困難，工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中溫度的變化又很容易使電機參數(shù)發(fā)生漂移，從而降低感應(yīng)電機性能。用于測量電機輸出速度的速度傳感器在很大程度上降低了感應(yīng)電機的可靠性，提高了電機成本，成為感應(yīng)電機實現(xiàn)高性能的瓶頸?；谝陨峡紤]，本論文充分考慮感應(yīng)電機電磁特性對

2、機械特性的影響，實現(xiàn)了速度和磁通的完全解耦控制，著重解決感應(yīng)電機對參數(shù)變化的魯棒性及其在無速度傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用。 本文將非線性控制理論應(yīng)用于感應(yīng)電機控制，同時利用速度辨識算法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的速度傳感器，主要研究了以下感應(yīng)電機非線性控制策略：基于負載轉(zhuǎn)矩辨識的無速度傳感器感應(yīng)電機魯棒滑?？刂疲换谌A自適應(yīng)速度觀測器的感應(yīng)電機控制；基于精確反饋線性化的感應(yīng)電機滑?？刂?。 滑模變結(jié)構(gòu)控制具有對參數(shù)攝動和系統(tǒng)擾動的完全不變性的優(yōu)點，

3、并且能實現(xiàn)多個被控量之間的完全解耦，其較大的缺點是會發(fā)生抖振現(xiàn)象。本文第3章設(shè)計了一種在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的無速度傳感器感應(yīng)電機滑模速度和磁通控制方案和一種收斂速率可調(diào)的閉環(huán)滑模磁通觀測器。Lyapunov穩(wěn)定性理論推導(dǎo)和仿真結(jié)果均證明了該控制策略和磁通觀測器對參數(shù)攝動和不確定因素有很強的魯棒性。為了削弱變結(jié)構(gòu)控制中的抖振現(xiàn)象，本文采用飽和函數(shù)來代替符號函數(shù)。在轉(zhuǎn)速觀測器中加入在線估計負載轉(zhuǎn)矩環(huán)節(jié)，使得轉(zhuǎn)速觀測器對負載轉(zhuǎn)矩變化具有良好的魯

4、棒性。在電機參數(shù)和負載發(fā)生劇烈變化的情況下，分別利用該控制策略和精確反饋線性化控制方法進行了對比仿真。在一種新穎的多變量迭代控制算法的基礎(chǔ)上，本文第4章設(shè)計了一種基于全階模型參考自適應(yīng)速度觀測器的感應(yīng)電機速度和磁通控制策略。全階模型參考自適應(yīng)速度觀測器具有較好的動態(tài)響應(yīng)性能和較好的魯棒性。該控制策略能保證轉(zhuǎn)子速度和轉(zhuǎn)子磁通幅值準確跟蹤參考值，且對轉(zhuǎn)子時間常數(shù)的漂移和負載轉(zhuǎn)矩的變化具有強魯棒性。控制器的結(jié)構(gòu)由開環(huán)和閉環(huán)兩部分組成，分別用于

5、使輸出準確收斂于期望值和鎮(zhèn)定輸出。文中所采用的速度觀測器在低速條件下性能良好，觀測結(jié)果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)速度觀測器。仿真結(jié)果驗證了該控制策略和速度觀測器的有效性。 狀態(tài)精確反饋線性化方法基于微分幾何理論。不同于以往的局部線性化方法，它是全局意義的線性化。本文第5章設(shè)計了一種基于狀態(tài)精確反饋線性化方法的變結(jié)構(gòu)控制算法，用于對間接磁場定向下的感應(yīng)電機速度和磁通實現(xiàn)精確解耦。該控制方法的優(yōu)點在于速度和磁通與控制律之間是線性關(guān)系，使速度和磁通