異步電機瞬態(tài)擾動控制方法研究.pdf

1、矢量控制策略使異步電機具有與直流電機相媲美的控制性能，多年來倍受電機驅(qū)動設(shè)計者的青睞。但由于這種控制策略多采用PID控制來調(diào)整參數(shù)，難以抑制電機運行過程中由于工況多變、參數(shù)時變時出現(xiàn)的瞬時擾動，限制了這種控制技術(shù)在很多應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展，尤其是電動汽車這類對電機動態(tài)控制性能和節(jié)能效果要求都比較高的應(yīng)用場合。因此，現(xiàn)階段實現(xiàn)異步電機驅(qū)動系統(tǒng)的矢量控制需要解決的幾個關(guān)鍵的問題是：設(shè)計具有自我更新能力的高性能擾動辨識器；設(shè)計高性能閉環(huán)控制策略，

2、以應(yīng)對系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)的參數(shù)時變、負載擾動等情況下的變化，時刻保持優(yōu)良的調(diào)速性能；最快最準確地獲取最優(yōu)轉(zhuǎn)子磁鏈或最優(yōu)勵磁電流，從而實現(xiàn)最大效率控制。
　　本文針對異步電機具有抗擾功能和效率優(yōu)化功能的矢量控制策略進行了理論與實驗研究。主要工作與創(chuàng)新點如下：將電機運行過程中出現(xiàn)的瞬態(tài)擾動分為兩大類:一類是由于溫度變化、磁場飽和等因素造成電機本體參數(shù)變化帶來的擾動;另一類是電機運行時轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子磁鏈、負載轉(zhuǎn)矩等由于檢測或工況變化帶來的

3、實時擾動。特別針對現(xiàn)有的參數(shù)辨識方法往往局限于某一具體的數(shù)學(xué)模型、不具備自我更新能力、實時適應(yīng)能力不強的問題，提出了串行擴展卡爾曼濾波器(CEKF)的方法，實現(xiàn)了無速度傳感器的轉(zhuǎn)子電阻、互感、轉(zhuǎn)子磁鏈等參數(shù)辨識，仿真和實驗證明了此方法的有效性。辨識的結(jié)果為后面的抗擾及效率優(yōu)化研究奠定基礎(chǔ)。研究了預(yù)測函數(shù)控制(PFC)方法，以改善基于傳統(tǒng)PID矢量控制方法的擾動抑制能力。從預(yù)測函數(shù)控制設(shè)計的基本理論入手，重點研究了基于二階特征模型的預(yù)測函

4、數(shù)控制方法，通過選擇設(shè)計基函數(shù)、預(yù)測模型，確定誤差校正方程，選擇參考軌跡和滾動優(yōu)化等，提出了實用的異步電機基于預(yù)測函數(shù)控制的矢量控制解決方案。同時，結(jié)合前面的辨識結(jié)果對此方案進行改進。另外，考慮到大功率異步電機在運行過程中存在負載隨機擾動問題，將異步電機系統(tǒng)中模型參數(shù)可變性、外加負載隨機性等看作一個擾動集合，引入降維擾動觀測器，對擾動進行了動態(tài)補償。此方案能克服一般模型預(yù)測控制方案在負載強擾動下的缺陷，在保持系統(tǒng)綜合性能的前提下，提高異