交流异步电机参数辨识研究

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异步电机传动系统的控制与估计是一个跟大的研究课题,近年来该领域的技术有了较大的进步。矢量控制算法的出现具有划时代的意义,它让异步电机可以像他励直流电动机那样进行控制,从而使得交流电机可以实现高性能控制。矢量控制中磁链的估算是关键,然而这种磁链估算的精确度却受到异步电机参数变化的影响。本文重点对异步电机静态和动态参数辨识进行了研究。首先我们讨论了异步电机的工作原理以及坐标变换的原理,这些都是异步电机矢量控制的理论基础。由于异步电机在三相静止坐标系下的数学方程特别复杂,所以我们利用坐标变换将其变换到两相坐标系下,这样可以对复杂的数学方程进行化简。然后又利用MATLAB中的SIMULINK组件搭建了异步电机矢量控制的模型。为下面参数辨识打下基础。传统异步电机静态参数辨识方法就是空载和堵转实验,空载实验使电机转速接近同步转速,得到电机的铁损、机械损耗、励磁参数等信息。堵转实验是通过外部设备将电机转轴卡住使得电机转速为零,能得到电机的转子电阻、电感等信息。传统的方法需要外部设备,并不是所有场合都适合。本文提出一种新方法,通过分析异步电机T型等效电路,基于电压矢量控制系统,通过控制逆变器的开关及开关频率,注入不同频率的电压或电流信号,模拟出空载和堵转实验,采集并分析反馈的电压和电流信号,即可完成异步电机静态参数的辨识,简单高效。然而异步电机参数不是一成不变的,会随外界条件的变化而变化。通过分析电压型和电流型磁链观测器,我们发现,电机参数变化是不容忽视的,因此我们要进行电机参数的在线辨识。本文采用的是模型参考自适应的动态参数辨识方法,第一种是基于转子磁链模型的方法,利用的是电压磁链观测器与转子电阻阻值无关作为参考模型,电流型磁链观测器与转子电阻阻值有关作为可调模型,搭建了仿真模型,分析磁链估算的幅值和角度,证明了该方法对于参数在线辨识很有效。第二种方法是基于无功功率的参数辨识,本文同样搭建了仿真模型,分析仿真结果,该方法同样有效。
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