异步电机参数辨识与转子磁链观测研究

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本文属于“高性能变频调速系统研究及其应用”项目的子课题,基于矢量控制策略。可靠的磁链观测结果,是保障矢量控制系统良好性能必不可少的条件,而准确的电机参数又是磁链观测的基础。因此本文主要着力于异步电机静止状态下参数辨识及异步电机转子磁链观测研究。  首先,本文介绍了异步电机矢量控制思想及坐标变换原理,推导出等效数学模型,并研究了电压空间矢量PWM(SVPWM)技术的原理及实现。这些内容,为参数辨识及转子磁链观测研究提供了理论支撑。  其次,研究了静止状态下,异步电机参数辨识过程。T型等效电路里4个参数:定子电阻、瞬态电感、磁化电感、转子电阻实现了自整定。其中瞬态电感与转子电阻的辨识,使用了Goertzel算法,该算法对参数需求少,运算量小、快速且方便。理论分析之后,本文进行了大量的仿真,并在试验平台进行了验证,证明了辨识结果理想,参数自整定过程有效。  第三,进行了转子磁链的观测及补偿。提出在线校正算法解决了反电势零漂问题,同时也能减少系统的硬件成本。然后引入PI调节器,误差是定子磁链的电压模型和电流模型之差值,通过PI调节使得补偿量为0,得到准确的定子磁链,由准确的定子磁链推算出准确的转子磁链。当磁链角度受到小的扰动后,会导致系统运行稳定性较差。因此,又提出了一种基于反向电动势误差PI调节的方法,补偿磁链角度误差,实现磁链观测器的稳定控制。磁链观测补偿以后,进行了转速观测。为了验证算法正确性,进行了仿真及实验,结果证明使用本章节的磁链观测算法,可以准确观测磁链,从而保证了系统良好的动态效果,快速的转矩响应,较小的速度超调。  最后,介绍了本课题所使用的试验硬件平台,控制电路微处理器为TMS320F28034,并给出了系统软件设计流程。基于此平台的参数辨识和磁链观测研究,试验效果好,速度波动最小达到0.2%,转矩响应时间小于20ms,完成了项目技术指标。
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