基于滑模觀測器的異步電機轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)子時間常數(shù)辨識技術(shù)研究.pdf

1、隨著電力電子變流技術(shù)及控制理論的發(fā)展，異步電機調(diào)速性能也在不斷提升。無論是一般工業(yè)應(yīng)用，還是電動汽車等新興應(yīng)用領(lǐng)域，異步電機以其簡單可靠的結(jié)構(gòu)、寬大的調(diào)速范圍、以及低廉的制造成本等優(yōu)勢依舊保持著主導(dǎo)地位。本文以異步電機矢量控制為基礎(chǔ)，針對電動汽車應(yīng)用場合的，圍繞著異步電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子時間常數(shù)的在線辨識技術(shù)展開研究，以期提升在速度傳感器故障情況下無速度傳感器控制系統(tǒng)性能和有速度傳感器情況下的磁場定向準確性。
　　盡管出于運行性能的考慮

2、，當(dāng)前多數(shù)電動汽車運行場合均安裝有速度傳感器，但無速度傳感器控制既是速度傳感器故障情況下電動汽車實際運行的需求，也是技術(shù)進一步提升的研究方向，因此本論文研究了一種速度和磁鏈觀測器設(shè)計方案。該方案在兩相靜止坐標系下，利用由電流觀測誤差和觀測磁鏈形成復(fù)合滑模面，進而構(gòu)成滑模觀測器，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速和磁鏈的同時觀測。論文依據(jù)同步旋轉(zhuǎn)坐標系下異步電機數(shù)學(xué)模型和狀態(tài)觀測器的設(shè)計機理，推演了靜止坐標系下復(fù)合滑模面的構(gòu)造本質(zhì)，揭示了傳統(tǒng)單滑模面存在的穩(wěn)態(tài)誤

3、差問題，論證了復(fù)合滑模面的唯一性，促進了基于復(fù)合滑模面的滑模觀測器設(shè)計理論的完善。在根據(jù)李雅普諾夫穩(wěn)定性理論對該滑模觀測器的收斂性進行證明的基礎(chǔ)上，對速度觀測的性能以及據(jù)此設(shè)計的異步電機無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的性能進行了討論。
　　電機參數(shù)，尤其是轉(zhuǎn)子時間常數(shù)的準確性是制約矢量控制性能的關(guān)鍵，為了提高矢量控制系統(tǒng)對異步電機參數(shù)變化的魯棒性，本文設(shè)計了一個在兩相靜止坐標系下的滑模觀測器，用以對轉(zhuǎn)子時間常數(shù)進行在線辨識。該觀測器的兩

4、個復(fù)合滑模面由觀測磁鏈、觀測電流和實際電流構(gòu)成，收斂性有李雅普諾夫穩(wěn)定性理論予以保證，而其收斂后的等效控制量即為轉(zhuǎn)子電阻和轉(zhuǎn)子時間常數(shù)倒數(shù)的辨識值。該觀測器的突出優(yōu)勢在于其可對轉(zhuǎn)子電阻和轉(zhuǎn)子時間常數(shù)同時進行辨識，辨識結(jié)果不受互感參數(shù)的影響，且對電機漏感的變化具有較強的魯棒性。在實際應(yīng)用中，其對定子電阻參數(shù)的依賴可較為方便地通過電機內(nèi)置溫度傳感器進行在線補償。
　　搭建了異步電機的實驗平臺，對所述的異步電機矢量控制、無速度傳感器控制