負(fù)載換流逆變器驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)慣量辨識(shí)策略研究.pdf

1、電勵(lì)磁同步電機(jī)作為抽水蓄能電站、電網(wǎng)同步調(diào)相機(jī)等大功率交流傳動(dòng)領(lǐng)域的重要裝備，其可靠軟起動(dòng)與調(diào)速技術(shù)越來越被關(guān)注。負(fù)載換流逆變器(Load Commutated Inverter, LCI)因其在驅(qū)動(dòng)裝置容量、性價(jià)比、可靠性等方面的優(yōu)勢(shì)，特別適合于大功率同步電機(jī)起動(dòng)控制。以往在LCI驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)調(diào)試過程中，由于缺乏對(duì)被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型參數(shù)的準(zhǔn)確了解，通常依據(jù)經(jīng)驗(yàn)或試湊法對(duì)LCI的轉(zhuǎn)速/電流雙閉環(huán)系統(tǒng)控制器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，控制性能無法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化

2、。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量作為被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型中的重要參數(shù)之一，對(duì)控制性能的優(yōu)化具有重要作用。通過準(zhǔn)確獲取系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可以為建立系統(tǒng)準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電流/轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制器的參數(shù)在線自調(diào)整，從而達(dá)到優(yōu)化控制的目的。因此，研究LCI驅(qū)動(dòng)電勵(lì)磁同步電機(jī)的系統(tǒng)慣量辨識(shí)具有重要意義與應(yīng)用價(jià)值。
　　本文首先對(duì)用于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)的遞推最小二乘法進(jìn)行理論分析與遞推公式推導(dǎo)。結(jié)合電勵(lì)磁同步電機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程和遞推最小二乘法原理，提出了適用于LCI

3、驅(qū)動(dòng)電勵(lì)磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方案，并明確辨識(shí)慣量過程中所需要的參數(shù)。在Matlab/Simulink中搭建了LCI驅(qū)動(dòng)電勵(lì)磁同步電機(jī)的軟起動(dòng)系統(tǒng)模型以及慣量辨識(shí)模塊，對(duì)提出的慣量辨識(shí)方案進(jìn)行仿真分析與驗(yàn)證。
　　其次，針對(duì)慣量辨識(shí)過程中需對(duì)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)檢測(cè)的問題，本文提出了一種基于勵(lì)磁電流脈動(dòng)信號(hào)響應(yīng)的轉(zhuǎn)子檢測(cè)方法，對(duì)這種方法的原理和可行性進(jìn)行了推導(dǎo)分析，并在Matlab/Simulink中搭建相應(yīng)的仿真模型進(jìn)行了驗(yàn)證。在驗(yàn)證其可

4、行性基礎(chǔ)上，給出了具體的檢測(cè)方案與硬件電路實(shí)現(xiàn)方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置、電機(jī)轉(zhuǎn)速的全程無傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)。該方法相較于其它無傳感器檢測(cè)方案具有與實(shí)際轉(zhuǎn)速無關(guān)、低速運(yùn)行時(shí)檢測(cè)精度高、簡(jiǎn)單可靠等優(yōu)點(diǎn)。
　　最后，搭建了滿足多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)LCI驅(qū)動(dòng)15kW/380V電勵(lì)磁同步電機(jī)要求的實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，對(duì)提出的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)方案和轉(zhuǎn)子位置無傳感器檢測(cè)策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析與驗(yàn)證。設(shè)計(jì)了基于TMS320F2018的控制系統(tǒng)，詳細(xì)說明了慣量辨識(shí)和轉(zhuǎn)子位