無位置傳感器感應(yīng)電機(jī)伺服系統(tǒng)的研究.pdf

1、交流感應(yīng)電機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，維護(hù)方便，并且通過采用先進(jìn)的控制技術(shù)可具備良好的靜、動態(tài)性能，因而在高性能伺服驅(qū)動系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。伺服驅(qū)動系統(tǒng)需要快速的動態(tài)響應(yīng)，良好的抗干擾能力以及對參數(shù)變化具有魯棒性，而影響這些因素的關(guān)鍵之一就是位置/速度傳感器。所以，電機(jī)無位置/速度傳感器控制已成為一個研究的熱點(diǎn)。 本文以TI公司的數(shù)字信號處理器(DSP) TMS320LF2407A芯片為核心，采用轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制(FOC)理論，以

2、及擴(kuò)展的卡爾曼濾波(EKF)算法，設(shè)計了一種基于DSP的無位置傳感器伺服感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容如下： 首先，介紹了伺服感應(yīng)電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展和無位置傳感器控制的研究現(xiàn)狀，在分析和比較幾種控制策略后，選擇了以擴(kuò)展的卡爾曼濾波算法為基礎(chǔ)，基于轉(zhuǎn)子磁場定向的無位置傳感器矢量控制作為系統(tǒng)的開發(fā)方案。 其次，論述了矢量控制的原理，以交流感應(yīng)電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系下的動態(tài)數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，通過Clarke變換和Parke變換

3、得到在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并利用轉(zhuǎn)子磁場定向的方法，對該模型進(jìn)行了分析，實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)定子電流的有效解耦。本文還著重闡述了擴(kuò)展的卡爾曼濾波算法原理，導(dǎo)出了感應(yīng)電機(jī)在α-β坐標(biāo)系下的擴(kuò)展卡爾曼模型。采用擴(kuò)展的卡爾曼濾波算法對電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈位置和速度進(jìn)行估算，從而實(shí)現(xiàn)了無位置傳感器的矢量控制，并且給出了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。 最后，采用TI公司的數(shù)字信號處理器TMS320LF2407A作為核心控制芯片，對控制系統(tǒng)的軟、硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行

4、了設(shè)計。并且以一臺2.2kw伺服感應(yīng)電動機(jī)作為控制對象，搭建了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺。硬件包括控制電路、主電路以及電流采樣電路，軟件采用匯編語言編程，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化的無位置傳感器伺服感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)。論文給出了電機(jī)運(yùn)行的調(diào)試結(jié)果并進(jìn)行了分析。 實(shí)驗(yàn)表明該控制系統(tǒng)響應(yīng)速度快，動態(tài)性能好，具有較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動性能和較佳的控制性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了擴(kuò)展的卡爾曼濾波算法對電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈位置和速度進(jìn)行估算的有效性和合理性。本課題對開發(fā)出低成本、