異步電機(jī)瞬態(tài)擾動(dòng)控制方法研究.pdf

1、矢量控制策略使異步電機(jī)具有與直流電機(jī)相媲美的控制性能，多年來倍受電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)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(jī)運(yùn)行過程中由于工況多變、參數(shù)時(shí)變時(shí)出現(xiàn)的瞬時(shí)擾動(dòng)，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(dòng)汽車這類對(duì)電機(jī)動(dòng)態(tài)控制性能和節(jié)能效果要求都比較高的應(yīng)用場(chǎng)合。因此，現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的矢量控制需要解決的幾個(gè)關(guān)鍵的問題是：設(shè)計(jì)具有自我更新能力的高性能擾動(dòng)辨識(shí)器；設(shè)計(jì)高性能閉環(huán)控制策略，

2、以應(yīng)對(duì)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的參數(shù)時(shí)變、負(fù)載擾動(dòng)等情況下的變化，時(shí)刻保持優(yōu)良的調(diào)速性能；最快最準(zhǔn)確地獲取最優(yōu)轉(zhuǎn)子磁鏈或最優(yōu)勵(lì)磁電流，從而實(shí)現(xiàn)最大效率控制。
　　本文針對(duì)異步電機(jī)具有抗擾功能和效率優(yōu)化功能的矢量控制策略進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)研究。主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)如下：將電機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的瞬態(tài)擾動(dòng)分為兩大類:一類是由于溫度變化、磁場(chǎng)飽和等因素造成電機(jī)本體參數(shù)變化帶來的擾動(dòng);另一類是電機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子磁鏈、負(fù)載轉(zhuǎn)矩等由于檢測(cè)或工況變化帶來的

3、實(shí)時(shí)擾動(dòng)。特別針對(duì)現(xiàn)有的參數(shù)辨識(shí)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(shí)時(shí)適應(yīng)能力不強(qiáng)的問題，提出了串行擴(kuò)展卡爾曼濾波器(CEKF)的方法，實(shí)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(shí)，仿真和實(shí)驗(yàn)證明了此方法的有效性。辨識(shí)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(cè)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(dòng)抑制能力。從預(yù)測(cè)函數(shù)控制設(shè)計(jì)的基本理論入手，重點(diǎn)研究了基于二階特征模型的預(yù)測(cè)函

4、數(shù)控制方法，通過選擇設(shè)計(jì)基函數(shù)、預(yù)測(cè)模型，確定誤差校正方程，選擇參考軌跡和滾動(dòng)優(yōu)化等，提出了實(shí)用的異步電機(jī)基于預(yù)測(cè)函數(shù)控制的矢量控制解決方案。同時(shí)，結(jié)合前面的辨識(shí)結(jié)果對(duì)此方案進(jìn)行改進(jìn)。另外，考慮到大功率異步電機(jī)在運(yùn)行過程中存在負(fù)載隨機(jī)擾動(dòng)問題，將異步電機(jī)系統(tǒng)中模型參數(shù)可變性、外加負(fù)載隨機(jī)性等看作一個(gè)擾動(dòng)集合，引入降維擾動(dòng)觀測(cè)器，對(duì)擾動(dòng)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。此方案能克服一般模型預(yù)測(cè)控制方案在負(fù)載強(qiáng)擾動(dòng)下的缺陷，在保持系統(tǒng)綜合性能的前提下，提高異