本文關(guān)鍵詞：感應(yīng)電機(jī)單電流傳感器矢量控制

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【摘要】：感應(yīng)電機(jī)因其成本低、易維護(hù)、堅(jiān)固可靠等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)傳動(dòng)領(lǐng)域。矢量控制方法的出現(xiàn)與成熟使得感應(yīng)電機(jī)的控制難度大大降低,從而很大程度上提高了感應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的性能。矢量控制需要通過(guò)電流傳感器與速度傳感器獲取系統(tǒng)的電流與轉(zhuǎn)速信息,進(jìn)而閉環(huán)控制。但由于傳感器在惡劣的環(huán)境下容易發(fā)生故障,降低了系統(tǒng)的可靠性。本文為了提高控制系統(tǒng)的可靠性,提出了一種單電流傳感器矢量控制方法,該方法可用于電流傳感器與速度傳感器故障后的容錯(cuò)控制。無(wú)論速度傳感器能否正常工作,且在系統(tǒng)中僅有單個(gè)健康相電流傳感器的苛刻條件下,能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的矢量控制,使感應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的安全性、可靠性大大提升。首先,本文提出了一種單電流傳感器矢量控制策略。根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際的情況對(duì)全階狀態(tài)觀測(cè)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn),設(shè)計(jì)了一種較為完備的反饋矩陣。通過(guò)改進(jìn)的全階狀態(tài)觀測(cè)器估算的定子電流信息替代缺失的其它相電流信號(hào)完成閉環(huán)控制。本文分析了電流觀測(cè)器的穩(wěn)定性,通過(guò)仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提出策略的可行性與正確性。其次,結(jié)合單電流傳感器矢量控制方法的思想,提出了單電流傳感器模式下無(wú)速度傳感器矢量控制策略。通過(guò)理論分析,無(wú)速度傳感器矢量控制采用基于全階狀態(tài)觀測(cè)器的方法,將電流觀測(cè)器與速度觀測(cè)器進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在電流與轉(zhuǎn)速信息同時(shí)缺失情況下的容錯(cuò)運(yùn)行。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)速估計(jì)的精度,本文對(duì)速度觀測(cè)器的穩(wěn)定性進(jìn)行分析,提出了一種簡(jiǎn)單有效的誤差反饋矩陣設(shè)計(jì)方法。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提出控制策略的合理性與可行性。最后,搭建了基于ARM的1.1k W感應(yīng)電機(jī)對(duì)拖加載實(shí)驗(yàn)平臺(tái),加載方案采用同軸對(duì)拖的方式。本文從硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)流程兩個(gè)方面對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了介紹,并將本文提出的方法在Keil開(kāi)放環(huán)境下進(jìn)行了程序的編寫(xiě)與調(diào)試。通過(guò)在不同條件下的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提出方法的可行性與正確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在有速度傳感器的情況下,本文所提出的單電流傳感器矢量控制系統(tǒng)具有良好的控制性能,可以穩(wěn)定運(yùn)行在極低速甚至零速狀態(tài)。在無(wú)速度傳感器的情況下也具有較高的可靠性,可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)從電動(dòng)狀態(tài)到發(fā)電狀態(tài)的穩(wěn)定切換。
【關(guān)鍵詞】：感應(yīng)電機(jī) 單電流傳感器 電流觀測(cè)器 容錯(cuò)控制 全階狀態(tài)觀測(cè)器
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM346
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題的研究背景及意義9-10
• 1.2 課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 感應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速控制10-11
• 1.2.2 單電流傳感器矢量控制11-13
• 1.2.3 無(wú)速度傳感器矢量控制13-15
• 1.2.4 單電流無(wú)速度傳感器矢量控制15-16
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第2章 感應(yīng)電機(jī)矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 感應(yīng)電機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立18-24
• 2.2.1 坐標(biāo)變換方法19-22
• 2.2.2 感應(yīng)電機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型22-24
• 2.3 基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制24-27
• 2.4 控制器參數(shù)設(shè)計(jì)27-29
• 2.4.1 電流環(huán)控制器參數(shù)設(shè)計(jì)27-28
• 2.4.2 速度環(huán)控制參數(shù)設(shè)計(jì)28-29
• 2.5 仿真結(jié)果分析29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第3章 單電流傳感器矢量控制系統(tǒng)31-46
• 3.1 引言31
• 3.2 改進(jìn)的單電流傳感器矢量控制31-38
• 3.2.1 全階狀態(tài)觀測(cè)器基本原理31-32
• 3.2.2 傳統(tǒng)電流觀測(cè)器設(shè)計(jì)32-36
• 3.2.3 改進(jìn)電流觀測(cè)器設(shè)計(jì)36-38
• 3.3 電流觀測(cè)器反饋矩陣的設(shè)計(jì)38-40
• 3.4 仿真結(jié)果分析40-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第4章 單電流無(wú)速度傳感器矢量控制系統(tǒng)46-59
• 4.1 引言46
• 4.2 無(wú)速度傳感器矢量控制46-51
• 4.2.1 速度觀測(cè)器基本原理46-49
• 4.2.2 速度觀測(cè)器反饋矩陣的設(shè)計(jì)49-51
• 4.3 單電流無(wú)速度傳感器矢量控制51-54
• 4.3.1 傳統(tǒng)單電流無(wú)速度傳感器矢量控制51-54
• 4.3.2 改進(jìn)單電流無(wú)速度傳感器矢量控制54
• 4.4 仿真結(jié)果分析54-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第5章 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析59-73
• 5.1 引言59
• 5.2 基于STM32 ARM的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建59-61
• 5.3 感應(yīng)電機(jī)控制算法編程實(shí)現(xiàn)61-62
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析62-72
• 5.4.1 單電流傳感器矢量控制62-67
• 5.4.2 單電流無(wú)速度傳感器矢量控制67-72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論73-75
• 參考文獻(xiàn)75-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文82-84
• 致謝84

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本文編號(hào)：1108680