高性能的無傳感器異步電機(jī)直接磁場定向控制策略的研究.pdf

1、作者在論文中系統(tǒng)地研究了異步電機(jī)兩種無傳感器磁場定向控制方法——基于電機(jī)終端反電勢法和基于高頻載波注入的電機(jī)轉(zhuǎn)子漏感空間調(diào)制法。首先，作者對兩種不同的磁場定向策略，即間接磁場定向和直接磁場定向進(jìn)行了比較。前者就是一般的轉(zhuǎn)差頻率型矢量變換控制，由于滑差頻率的計(jì)算位于前饋通道，因而對電機(jī)參數(shù)變化敏感。后者則通過電機(jī)定子電壓，電流及電機(jī)轉(zhuǎn)速構(gòu)成閉環(huán)磁鏈觀測器來估算轉(zhuǎn)子磁鏈，達(dá)到磁場定向的目的，由于磁鏈觀測器構(gòu)成閉環(huán)反饋結(jié)構(gòu)，因此對于電機(jī)的參數(shù)

2、變化相對不敏感。在基于電機(jī)終端反電勢法的研究中，作者提出將新穎的基于模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)的電機(jī)速度估算與閉環(huán)磁鏈觀測器相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)的直接磁場定向控制，進(jìn)一步應(yīng)用Matlab建立了仿真模型。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方法的可行性和正確性，且比常規(guī)的間接磁場定向控制方法擴(kuò)大了調(diào)速范圍。這種方法在一般具有中等調(diào)速范圍要求的工業(yè)驅(qū)動中，有實(shí)用參考價值。 然而，由于基于反電勢法無法實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速為零時的無傳感器直接磁場控制，亦無法應(yīng)用于定

3、位系統(tǒng)。作者接著系統(tǒng)地給出了新穎基于高頻載波注入的轉(zhuǎn)子位置檢測法的理論推導(dǎo)，建立了完整的數(shù)學(xué)模型，給出了具體實(shí)現(xiàn)方法。該種方法通過對異步電機(jī)轉(zhuǎn)子漏抗空間調(diào)制，在定子電流中疊加高頻載波電壓信號，使電機(jī)轉(zhuǎn)子表現(xiàn)出磁性凸極效應(yīng)，從電機(jī)定子側(cè)電流抽取轉(zhuǎn)子位置信號，從而達(dá)到估算轉(zhuǎn)子位置的目的。通過理論分析，利用這種方法檢測轉(zhuǎn)子位置完全不受電機(jī)電氣參數(shù)的影響。對于高頻信號頻率的選取、定子電流中高頻信號的處理以及電機(jī)靜止凸極和寄生凸極對于估算精度的影

4、響，本文也進(jìn)行了深入的研究。基于高頻信號注入的異步電機(jī)無傳感器直接磁場定向控制使異步電機(jī)系統(tǒng)可滿足高性能的定位控制的要求，亦能滿足高性能運(yùn)動控制系統(tǒng)在零轉(zhuǎn)速和極低轉(zhuǎn)速下的控制要求。 為了提高整個控制系統(tǒng)的動態(tài)性能，近年來許多研究主要集中于電機(jī)電氣參數(shù)的辨識，為此作者特別對影響傳動系統(tǒng)動態(tài)性能的負(fù)載慣量及擾動轉(zhuǎn)矩的辨識進(jìn)行了詳細(xì)的研究。在分析了多種現(xiàn)有方法的基礎(chǔ)上，對兩種方法——基于模型參考白適應(yīng)系統(tǒng)法和基于擾動觀測器法進(jìn)行了建模