基于參數(shù)辨識與狀態(tài)估計的感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著產(chǎn)品市場全球化進(jìn)程的日益深入，感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動器在專用與通用兩個方向上深入發(fā)展。為滿足廣泛且與時俱進(jìn)的應(yīng)用需求，各具特色的參數(shù)辨識與狀態(tài)估計技術(shù)在感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動控制方案的研發(fā)中占據(jù)了越來越重要的位置。本文選擇對基于參數(shù)辨識與狀態(tài)估計的感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)進(jìn)行深入研究，主要內(nèi)容包括：感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)建模，感應(yīng)電機(jī)物理參數(shù)自測定技術(shù)研究，感應(yīng)電機(jī)全階觀測器技術(shù)研究，感應(yīng)電機(jī)滑模觀測器技術(shù)研究。這些研究對提高感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)性能具有重要的學(xué)術(shù)意

2、義與應(yīng)用價值。
　　感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)模型是物理參數(shù)辨識與狀態(tài)估計技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)。本文對構(gòu)成感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的主要物理對象—感應(yīng)電機(jī)、三相逆變器和電流數(shù)據(jù)獲取通道進(jìn)行建模。對于感應(yīng)電機(jī)，首先討論了其基波模型的兩種典型形式，分別為直接反映感應(yīng)電機(jī)物理參數(shù)抽象過程的相變量模型形式以及適于驅(qū)動控制算法開發(fā)的空間矢量模型形式。其次，對由飽和與齒槽引起的感應(yīng)電機(jī)諧波效應(yīng)建模，獲得了感應(yīng)電機(jī)諧波模型。對于三相逆變器，對逆變器的死區(qū)時間效應(yīng)與器件

3、壓降效應(yīng)建模，進(jìn)一步推導(dǎo)出考慮非理想效應(yīng)的三相逆變器輸出電壓空間矢量模型。對于電流數(shù)據(jù)獲取通道，分析了通道的直流偏置誤差及定標(biāo)誤差，獲得了考慮非理想效應(yīng)的測量電流空間矢量模型。
　　感應(yīng)電機(jī)物理參數(shù)自測定技術(shù)是實現(xiàn)感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動器自試轉(zhuǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。本文對感應(yīng)電機(jī)靜止情況下的參數(shù)自測定實驗進(jìn)行深入分析。電壓激勵實驗的時域分析表明階躍電壓輸入下的電流響應(yīng)可被分解為快變過程與慢變過程。這兩個過程的特性可分別用于參數(shù)辨識瞬態(tài)實驗設(shè)計。電壓激

4、勵實驗的參數(shù)敏感性分析揭示了各個電機(jī)物理參數(shù)相對輸入電壓的敏感度。電流激勵實驗的分析則闡明了階躍電流輸入下的電壓響應(yīng)函數(shù)。在這些實驗分析的基礎(chǔ)上，提出了一套無需線電壓檢測的感應(yīng)電機(jī)物理參數(shù)自測定方案，可實現(xiàn)對感應(yīng)電機(jī)定子電阻、總漏電感、轉(zhuǎn)子電阻以及激磁曲線的辨識。根據(jù)獲得的參數(shù)值，設(shè)計了一種額定激磁電流估計算法。
　　自適應(yīng)觀測器是最具實用價值的感應(yīng)電機(jī)狀態(tài)估計技術(shù)。根據(jù)對狀態(tài)觀測誤差的處理方式，自適應(yīng)觀測器又有連續(xù)自適應(yīng)觀測器與

5、滑模自適應(yīng)觀測器的分別。本文深入探討了這兩類觀測器的設(shè)計問題。首先，本文對全階觀測器進(jìn)行了參數(shù)敏感性分析，揭示了模型參數(shù)準(zhǔn)確度與觀測器估計準(zhǔn)確度間的復(fù)雜非線性關(guān)系。其次，在對轉(zhuǎn)速自適應(yīng)過程的穩(wěn)定性分析基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)轉(zhuǎn)速自適應(yīng)方案，解決了典型轉(zhuǎn)速自適應(yīng)方案在電機(jī)低速回饋模式工作情況下的不穩(wěn)定問題。
　　在分析、總結(jié)滑模觀測器的特性和設(shè)計要點的基礎(chǔ)上，本文提出了一種滑模轉(zhuǎn)速自適應(yīng)觀測器方案，給出了滑模態(tài)下的轉(zhuǎn)速可辨性條件，然后