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1、無(wú)速度傳感器直接磁場(chǎng)定向矢量控制系統(tǒng)控制策略研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：薛鵬飛指導(dǎo)教師：劉和平教授專業(yè)：電氣工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院二O一五年五月ResearchonSpeedSensorlessandDirectFluxOrientedVectorControlSystem’sControlStrategyAThesisSubmittedtoChongqingUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegre
2、eofEngineeringByXuePengFeiSupervised：Prof.LiuHePingSpecialty：ElectricalEngineeringSchoolofElectricalEngineeringChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015中文摘要摘要在一些低成本應(yīng)用場(chǎng)合，不使用速度傳感器成為一種可選方案。速度傳感器的使用降低電機(jī)控制系統(tǒng)的整體性能，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)的魯棒性變差，或者完全無(wú)法使用速度傳感器，因此無(wú)速度傳感器矢量控制系統(tǒng)成為研究熱點(diǎn)。無(wú)速度傳感
3、器矢量控制系統(tǒng)避免了速度傳感器對(duì)系統(tǒng)可靠性和魯棒性的影響。矢量控制的核心問(wèn)題是磁鏈定向，其中有三種定向方式（定子磁鏈定向、氣隙磁鏈定向和轉(zhuǎn)子磁鏈定向）可供選擇，轉(zhuǎn)子磁鏈定向方式相對(duì)于其它兩種定向方式可使電機(jī)的性能接近于其機(jī)械特性曲線，硬度較高。磁鏈計(jì)算模型主要有電流模型、電壓模型和電壓電流混合模型，電流模型對(duì)電機(jī)參數(shù)（勵(lì)磁電感和轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)）敏感；電壓模型基于反電動(dòng)勢(shì)的積分，積分會(huì)累計(jì)直流偏移量，造成飽和，低速時(shí)定子電阻對(duì)計(jì)算影響變大?；旌夏Ｐ途C合兩個(gè)模型的優(yōu)點(diǎn)，利用電流模型對(duì)電壓模型進(jìn)行補(bǔ)償，在增加復(fù)雜度的情況下提高了
4、電機(jī)控制系統(tǒng)的定向精度。綜合模型已有很多學(xué)者研究，但是對(duì)于兩個(gè)模型的綜合方式和作用規(guī)律只是簡(jiǎn)單的線性化疊加和理論分析，沒(méi)有從低頻到高頻的作用規(guī)律給出詳細(xì)的解釋。本文采用的是閉環(huán)校正方式綜合電壓模型和電流模型，首先利用現(xiàn)代控制理論分析了校正調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)原則和收斂性問(wèn)題，其次通過(guò)經(jīng)典控制理論給出了轉(zhuǎn)子磁鏈的線性模型以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)校正調(diào)節(jié)器的方法和分析觀測(cè)器的作用規(guī)律?；趯?duì)閉環(huán)轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器的性能分析，無(wú)速度傳感器矢量控制系統(tǒng)存在低速時(shí)定向精度低、勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流解耦失效的問(wèn)題。引起該現(xiàn)象的原因是逆變器的非線性壓降造成電機(jī)電壓
5、精度下降，而電機(jī)的三相電壓和轉(zhuǎn)子磁鏈的定向密切相關(guān)。本文對(duì)逆變器的非線性壓降進(jìn)行細(xì)致分析后，根據(jù)伏秒平衡原理以修正電機(jī)給定電壓，提高精度和系統(tǒng)的低速性能。利用MATLAB/SIMULINK對(duì)無(wú)速度傳感器轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了磁鏈觀測(cè)器和死區(qū)補(bǔ)償理論分析的正確性。死區(qū)補(bǔ)償降低了電流諧波，提高了磁鏈的定向精度。本文采用的閉環(huán)轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)誤差較小，動(dòng)態(tài)調(diào)整過(guò)程快速收斂，滿足電機(jī)控制系統(tǒng)的定向要求。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用德州儀器的數(shù)字信號(hào)處理器28035和額定功率3KW的異步電機(jī)，在此平臺(tái)上編寫(xiě)算法、程序調(diào)試
6、以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析、仿真結(jié)果相吻合，也證明了本文采用的閉環(huán)轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器滿足電機(jī)控制系統(tǒng)在寬速度范圍內(nèi)的定向要求及死區(qū)補(bǔ)償?shù)挠行浴ｊP(guān)鍵詞：感應(yīng)電機(jī)，無(wú)速度傳感器矢量控制，閉環(huán)轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器，逆變器的非線性壓降，死區(qū)補(bǔ)償I英文摘要ABSTRACTInsomelowcostapplications,analternativemethodisavoidingmakingusingofspeedsensor.Theusingofspeedsensorreducestheoverallperformanceoft
7、hemotorcontrolsystemandevenleadstotherobustnessofsystembecomingworse.Speedsensortotallycan’tfitinsomesituations.Speedsensorlessvectorcontrolsystembecomesaresearchhotspot.Speedsensorlessvectorcontrolsystemavoidsthebadeffectofspeedsensortotherobustnessandreliabilit
8、yofthesystem.ThecoreissueofVectorcontrolisflux-orientedandtherearethreedirectionalmethod(statorfluxoriented,gapfluxorientedandrotorfluxoriented)tochoosefrom.Th
