高性能無速度傳感器感應電機控制研究.pdf

1、交流傳動在國民經濟中起著重要的作用，應用領域遍及生產制造、傳動運輸、風機泵類等各方面。感應電機是應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％，但其結構的特殊性與復雜性使其控制比較困難，工業(yè)生產環(huán)境中溫度的變化又很容易使電機參數發(fā)生漂移，從而降低感應電機性能。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電機的可靠性，提高了電機成本，成為感應電機實現高性能的瓶頸?；谝陨峡紤]，本論文充分考慮感應電機電磁特性對

2、機械特性的影響，實現了速度和磁通的完全解耦控制，著重解決感應電機對參數變化的魯棒性及其在無速度傳感器領域的應用。 本文將非線性控制理論應用于感應電機控制，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電機非線性控制策略：基于負載轉矩辨識的無速度傳感器感應電機魯棒滑?？刂?；基于全階自適應速度觀測器的感應電機控制；基于精確反饋線性化的感應電機滑?？刂?。 滑模變結構控制具有對參數攝動和系統(tǒng)擾動的完全不變性的優(yōu)點，

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

4、棒性。在電機參數和負載發(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上，本文第4章設計了一種基于全階模型參考自適應速度觀測器的感應電機速度和磁通控制策略。全階模型參考自適應速度觀測器具有較好的動態(tài)響應性能和較好的魯棒性。該控制策略能保證轉子速度和轉子磁通幅值準確跟蹤參考值，且對轉子時間常數的漂移和負載轉矩的變化具有強魯棒性?？刂破鞯慕Y構由開環(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，觀測結果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)速度觀測器。仿真結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章設計了一種基于狀態(tài)精確反饋線性化方法的變結構控制算法，用于對間接磁場定向下的感應電機速度和磁通實現精確解耦。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系，使速度和磁通