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对于感应电机驱动系统来说,无速度传感器矢量控制方法实现的关键技术是精确的磁通观测和转速估计,它们是实现准确磁场定向的关键,将决定着整个系统的稳定特性。本文的研究主要是围绕感应电机无速度传感器的自适应全阶观测器展开的。
本文在分析各种现代交流调速技术及其相关技术的基础上,详细地论述了感应电机矢量控制技术的基本原理,推导了对称电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术的基本原理,比较了感应电机直接磁场定向控制和间接磁场定向控制的异同。通过深入研究感应电机的动态模型和电流误差方程,建立了针对感应电机磁通观测和转速估计的自适应全阶观测器,提出了自适应全阶观测器的设计标准、策略和稳定条件,通过考虑速度估计的跟踪特性、自适应PI增益的转角频率和对噪声的灵敏度及观测器的反馈增益稳定性提高,给出了新的自适应PI增益设计方案和反馈增益设计方法,并分析了电机参数变化及其误差对自适应全阶观测器观测精度的影响,指出了解决方法。根据以上的理论分析和研究结果,结合实际电机参数,给出了感应电机无速度传感器控制器电流闭环和速度闭环的参数及整个控制器的双闭环控制系统框图。
本文利用MATLAB/SIMULINK软件对自适应全阶观测器和变频调速系统进行了仿真,结果表明根据本文提出的设计标准所设计的自适应全阶观测器能够有效地提高控制系统的起动性能和带载能力,具有非常好的动静态性能,同时证明了变频系统能够在宽转速范围内稳定运行。另外,在控制系统数字化实现及实时软件设计方面,进行了大量理论和实践研究,采用C语言/汇编语言混合编程的方法,成功地完成了以数字信号处理器TMS320LF2407A为控制核心的软、硬件设计,实现了感应电机无速度传感器变频调速系统。