异步电机变频调速矢量控制定子电阻补偿与辨识

Posted 2022-07-15 studyer_domi

1、内容简介
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2、内容说明

异步电机按定子磁场定向的矢量控制克服了按转子磁场定向的矢量控制系统对转子参数的依赖性，又没有直接转矩控制带来的转矩脉动。本文在矢量控制和直接转矩控制的基础上，取长补短，提出一种感应电动机按定子磁场定向控制的方法，采用定子电阻压降补偿和电流转矩分量的闭环控制，实现了定子磁链的控制，同时利用一种不含电阻参数的定子磁链观测法构成定子电阻辨识器，实现定子电阻的在线调整。

本文首先根据电机在矢量控制按定子磁场定向时的数学模型，分析了电机按定子磁场定向控制的特点，即电机的动态模型存在着交叉耦合，当按照电流解耦控制时系统结构复杂且易受定子电阻变化的影响。对比几种常用的定子磁链观测方法的优点之后，利用一种无需电阻参数的定子磁链观测法，构成定子电阻辨识器实现定子电阻的在线辨识，补偿定子电阻压降的同时保持定子磁链幅值恒定在指令值。由于无需再按定子电流解耦控制，因而系统结构大为简化。

在矢量控制按定子磁场定向系统中，并进一步加入了转速估计、转速调节闭环，转差调节等环节，构成了无速度传感器矢量控制变频调速系统。采用定子电流转矩分量的实测值与转速调节器输出值之间的误差进行转速推算。

最后利用MATLAB的SIMULIN工具箱搭建仿真模型，仿真结果表明该控制系统具有较好的动态性能，调速范围较宽、转矩控制平稳，而且低速性能较佳。

在V/F比控制，矢量控制，以及直接转矩控制中，它们的控制效果都受到电机参数的影响，由于电机运行温度不同导致电机电阻（定子及转子电阻）值的变化从而直接影响到电机运行性能。所以如何解决参数辨识与补偿的问题是本文的重点，在对比转子磁场定向的矢量控制和直接转矩控制两种系统后，本文采用按定子磁场定向的控制策略，通过一种无需电阻参数的磁链观测器不仅能够减少转子电阻变化对系统的影响同时也能对定子电阻进行在线辨识和补偿，减少定子电阻变化对系统的影响。与此同时采用目前较为广泛使用的无速度传感器能够实现良好的调速性能。

所以论文的大致工作有以下几步：

首先，介绍三相异步电机的工作原理和数学模型，分别推导电机按转子磁场定向矢量控制和按定子磁场定向矢量控制的原理和数学模型，对比两个模型分析定子磁场定向相比转子磁场定向的优点与难点。

其次，对比几种比较常见的定子磁链观测方法，分析定子电阻变化的特性，以及定子电阻如何影响定子磁链观测和控制，并提出一种无需定子电阻参数的定子磁链观测式，并利用这种无需定子电阻参数的定子磁链观察式构造定子电阻辨识器，利用该定子电阻辨识器实现定子磁链幅值保持恒定的控制思路。

再次，在前面的基础上提出基于定子磁场定向的无速度传感器矢量控制系统，提出了该系统的仿真策略,并利用MATLAB中simulink工具箱实现仿真。

3、仿真分析

 

 

 

4、参考论文

略