基于滑模觀測器的異步電機(jī)轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)辨識技術(shù)研究.pdf

1、隨著電力電子變流技術(shù)及控制理論的發(fā)展，異步電機(jī)調(diào)速性能也在不斷提升。無論是一般工業(yè)應(yīng)用，還是電動汽車等新興應(yīng)用領(lǐng)域，異步電機(jī)以其簡單可靠的結(jié)構(gòu)、寬大的調(diào)速范圍、以及低廉的制造成本等優(yōu)勢依舊保持著主導(dǎo)地位。本文以異步電機(jī)矢量控制為基礎(chǔ)，針對電動汽車應(yīng)用場合的，圍繞著異步電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的在線辨識技術(shù)展開研究，以期提升在速度傳感器故障情況下無速度傳感器控制系統(tǒng)性能和有速度傳感器情況下的磁場定向準(zhǔn)確性。
　　盡管出于運(yùn)行性能的考慮

2、，當(dāng)前多數(shù)電動汽車運(yùn)行場合均安裝有速度傳感器，但無速度傳感器控制既是速度傳感器故障情況下電動汽車實(shí)際運(yùn)行的需求，也是技術(shù)進(jìn)一步提升的研究方向，因此本論文研究了一種速度和磁鏈觀測器設(shè)計(jì)方案。該方案在兩相靜止坐標(biāo)系下，利用由電流觀測誤差和觀測磁鏈形成復(fù)合滑模面，進(jìn)而構(gòu)成滑模觀測器，實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)速和磁鏈的同時(shí)觀測。論文依據(jù)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型和狀態(tài)觀測器的設(shè)計(jì)機(jī)理，推演了靜止坐標(biāo)系下復(fù)合滑模面的構(gòu)造本質(zhì)，揭示了傳統(tǒng)單滑模面存在的穩(wěn)態(tài)誤

3、差問題，論證了復(fù)合滑模面的唯一性，促進(jìn)了基于復(fù)合滑模面的滑模觀測器設(shè)計(jì)理論的完善。在根據(jù)李雅普諾夫穩(wěn)定性理論對該滑模觀測器的收斂性進(jìn)行證明的基礎(chǔ)上，對速度觀測的性能以及據(jù)此設(shè)計(jì)的異步電機(jī)無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的性能進(jìn)行了討論。
　　電機(jī)參數(shù)，尤其是轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的準(zhǔn)確性是制約矢量控制性能的關(guān)鍵，為了提高矢量控制系統(tǒng)對異步電機(jī)參數(shù)變化的魯棒性，本文設(shè)計(jì)了一個在兩相靜止坐標(biāo)系下的滑模觀測器，用以對轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)進(jìn)行在線辨識。該觀測器的兩

4、個復(fù)合滑模面由觀測磁鏈、觀測電流和實(shí)際電流構(gòu)成，收斂性有李雅普諾夫穩(wěn)定性理論予以保證，而其收斂后的等效控制量即為轉(zhuǎn)子電阻和轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)倒數(shù)的辨識值。該觀測器的突出優(yōu)勢在于其可對轉(zhuǎn)子電阻和轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)同時(shí)進(jìn)行辨識，辨識結(jié)果不受互感參數(shù)的影響，且對電機(jī)漏感的變化具有較強(qiáng)的魯棒性。在實(shí)際應(yīng)用中，其對定子電阻參數(shù)的依賴可較為方便地通過電機(jī)內(nèi)置溫度傳感器進(jìn)行在線補(bǔ)償。
　　搭建了異步電機(jī)的實(shí)驗(yàn)平臺，對所述的異步電機(jī)矢量控制、無速度傳感器控制