异步电机无速度传感器速度辩识的仿真研究

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毕业设计论文——异步电机无速度传感矢量控制系统的研究[管理资料]

毕业设计论文题目：异步电机无速度传感矢量控制系统的研究（院）系应用技术学院专业电气工程班级0682学号200613010229 学生姓名李舜婷导师姓名蔡斌军完成日期2010-06-15湖南工程学院应用技术学院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：异步电机无速度传感矢量控制系统的研究姓名专业电气工程及其自动化班级学号############指导老师蔡斌军职称讲师教研室主任谢卫才一、基本任务及要求：本课题以交流异步电机为控制对象在simulink设计平台上进行无速度传感矢量控制系统进行仿真研究。

主要内容及要求为：①掌握矢量控制调速系统的工作原理及结构组成；②研究无速度传感的速度辨识的方法；③掌握系统的仿真软件matlab/simulink；④建立无速度传感矢量控制系统的仿真模型并进行仿真验证；⑤编写设计说明书等。

通过本系统的设计，可达到以下目标：①掌握矢量控制中速度的辨识方法；②掌握基于simulink的仿真模型建立的方法；③验证方法的可行性及效果。

二.进度安排及完成时间：2月26日-3月10日指导老师布置任务, 学生查阅资料3月11日-3月16日撰写文献综述和开题报告, 电子文档上传FTP3月17日-3月30日毕业实习、撰写实习报告4月1日-4月30日总体设计，仿真模型的建立，中期检查5月1日-5月30日仿真调试，得出结论6月1日-6月12日撰写毕业设计说明书6月12日-6月14日修改、装订毕业设计说明书,电子文档上传FTP6月15日-6月20日毕业设计答辩及成绩评定目录摘要...................................................... 错误!未定义书签。

ABSTRACT .. (II)第一章绪论 (1) (1) (1) (2) (2) (2) (3) (4) (4) (4) (5)第二章矢量控制原理 (6) (6)异步电动机模型分析的数学基础 (7)坐标变换的原则和基本思想 (7)三相/二相变换 (8)二相/二相旋转变换 (8)三相静止坐标系/任意二相旋转坐标系的变换 (8)异步电动机的动态数学模型 (9)异步电动机在三相静止坐标系上的数学模型 (9)异步电动机在任意二相旋转坐标系上的数学模型 (10)异步电动机在二相静止坐标系上的数学模型 (11)异步电机的电磁转矩模型 (12)异步电动机的磁链模型 (12)第三章异步电机矢量控制原理 (14) (14) (16) (21) (22) (23) (23)第四章建立无速度传感矢量控制仿真模型并进行仿真 (26)结束语 (34)参考文献 (35)异步电机无速度传感矢量控制系统的研究摘要：交流电机是一个多变量、强耦合的非线性系统，同时其转矩也不易控制，因此要实现高性能的交流电机控制是件十分困难的事情。

基于SVPWM的交流电机无速度传感器矢量控制系统仿真研究

西南交通大学本科毕业设计（论文）外文资料翻译年级: 2006级学号:姓名: 古国粹专业: 电气工程及其自动化指导老师: 陆可2010 年 6月基于SVPWM的交流电机无速度传感器矢量控制系统仿真研究摘要本文根据空间矢量脉宽调制技术的基本原理将空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）的算法应用于无速度传感器矢量控制系统，用以提高无速度传感控制性能。

对应用于异步电机控制，基于SVPWM矢量控制策略的电压源逆变器进行了研究。

为了验证此方法的正确性和可行性，本文提出了一种模拟方法用以估计电机速度进而实现一个简单的无速度传感器系统。

这个系统由动态仿真工具Matlab/Simulink软件中的交流电机模型来实现。

仿真结果表明，该方法在整个可调速范围内提供了定子磁链和转子转速的估计，并且可以提高控制精度。

关键字：SVPWM；无速度传感器；矢量控制；电压空间矢量；Ⅰ 简介由于传统的电机速度传感器不仅在安装维护和可靠性上都存在一些问题，而且由于其控制精度较低，这个课题现已成为研究热点。

逆变器的输出电压特性主要是由脉冲宽度控制策略决定的。

对于工程应用，正弦脉宽控制（SPWM）是最常用的控制方法。

它需要的计算量较少，而且易于实现，但其直流电压利用率和逆变器的传输能力较低。

与SPWM相比，SVPWM技术具有直流电压利用率高，输出电压多样化，电压纹波小的优点。

然而，由于其计算复杂的弊端和实时控制的难以实现，在逆变器不断改进的同时限制了SVPWM技术的应用。

近年来，由于易于实现，直流电压利用率高达100%等优点，许多先进的SVPWM算法被提出并且得到广泛应用。

陈国呈，宋文祥，吴辉和孙成波提出了一种新的适用于三电平中点钳位式电压源逆变器的SVPWM控制策略，此法基于所有多余电压矢量的特殊控制[2]。

在[3]中，作者提出了一种新的基于非正交坐标系N电平逆变器的空间矢量脉宽控制（SVPWM）算法。

该算法可以很容易的判断参考空间矢量所在处的扇区，并且可以采取简易措施判断各个矢量的占空比。

《异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现》

《异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现》一、引言随着现代工业技术的飞速发展，对于电机控制系统的性能和可靠性要求也越来越高。

其中，异步电机无速度传感器矢量控制系统是一种能够满足高性能需求的技术手段。

这种系统不需要机械式速度传感器，就能够精确控制电机的转矩和速度，具有较高的动态响应和稳定性。

本文将详细介绍异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现过程。

二、系统设计1. 总体设计异步电机无速度传感器矢量控制系统主要由电机本体、逆变器、控制器等部分组成。

其中，控制器是整个系统的核心部分，负责实现电机的矢量控制。

2. 矢量控制算法设计本系统采用无速度传感器矢量控制算法，主要包括磁链观测、转子时间常数辨识、电流控制等部分。

其中，磁链观测是实现无速度传感器控制的关键技术之一，能够根据电机定子电压和电流信息估计出转子磁链的位置和大小。

转子时间常数的辨识则是为了提高系统的动态性能和鲁棒性。

电流控制则是根据电机转矩需求和观测到的转子磁链信息，控制逆变器输出电压，实现电机的精确控制。

3. 控制器硬件设计控制器硬件主要包括微处理器、功率驱动电路、采样电路等部分。

微处理器是控制器的核心部件，负责运行矢量控制算法和实现各种保护功能。

功率驱动电路将微处理器的控制信号转换为逆变器所需的驱动信号。

采样电路则负责实时采集电机的电压、电流等信号，为矢量控制算法提供必要的输入信息。

三、系统实现1. 软件设计软件设计主要包括操作系统、控制算法程序等部分。

操作系统负责管理控制器的硬件资源，为控制算法程序提供运行环境。

控制算法程序则是实现无速度传感器矢量控制的核心程序，包括磁链观测、转子时间常数辨识、电流控制等部分的实现。

2. 实验验证为了验证本系统的性能和可靠性，我们进行了大量的实验验证。

实验结果表明，本系统具有较高的动态响应和稳定性，能够精确控制电机的转矩和速度，且无需机械式速度传感器，具有较高的实用价值。

四、结论本文介绍了一种异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现过程。

无速度传感器变频调速系统转速辨识方法研究

作者简介：张敬恩(1983- )，女，硕士研究生，研究方向为机电传动与控制。

随着电力电子技术、计算机技术和变频调速控制技术的发展，高性能的变频调速系统得到了广泛的应用，其一般离不开速度的闭环控制，这样必须实时获取电机转速。

通常人们是利用电机同轴安装高精度的速度或位置传感元件，如光电编码盘和测速发电机等。

但速度传感器的存在不仅阻碍了电机向高速化、小型化的方向发展，同时其安装也给系统带来了一些缺陷：(1)系统成本大大增加，精度越高的码盘价格也就越贵；(2)存在同心度问题，安装不当将影响转速的检测；(3)使电机轴向上体积增大，而且给其维护带来一定困难，降低了系统的机械鲁棒性；(4)在高温、高湿的恶劣环境下无法工作，而且码盘工作精度易受环境条件的影响。

由于以上缺陷，使得人们改为研究无需速度传感器的电机转速辨识方法。

20世纪70年代，有学者提出利用电流、电压等易于测量的物理量对电机转速进行辨识的无速度传感器技术，它解决了因安装速度传感器给传动系统造成的上述问题。

目前，国外已有实用的无速度传感器通用变频器产品，而国内在无速度传感器变频调速方面的研究起步较晚，与国外有很大的差距。

因此开发具有完全自主知识产权的无速度传感器变频产品已成为当务之急。

1 转速辨识方法分类从电机模型理想化程度的角度可将无速度传感无速度传感器变频调速系统转速辨识方法研究张敬恩(大连交通大学，辽宁大连 116028)Abstract: From the angle of ideal perspective of motor models, the speed sensor-less control strategy is divided into two categories of ideal model and non-ideal characteristics to identify rotation speed. Introduction and analysis were made to theoretical key points and advan-tages and disadvantages of several relatively typical speed identi ﬁ cation methods. On basis of direct rotation torque control, speed sensor-less frequency control system model was designed and carried out simulation, test parameters and simulation diagram given. Also the future research direction is to raise dynamic and static characteristics of the control system further; to improve performance under low speed; to strengthen robustness of the system to motor parameters change, so as to reduce complexity of the system and to make study results more practical.Key words: speed sensor-less; frequency control; speed identi ﬁ cationZHANG Jing-en（Dalian Jiaotong University, Dalian 116028, China ）Study on Speed Identi ﬁ cation Methods for SpeedSensor-Less Frequency Control System摘要：从电机模型理想化程度的角度将无速度传感器控制策略分为基于理想模型的转速辨识方法和基于非理想特性的转速辨识方法两大类。

带定子电阻辨识的异步电机无速度传感器直接转矩控制

（．ＣｌｅｅｆＥｌｔｉｌｎｎｏｍａｉｎＥｇｎｅｉｇ，ｎｎＵｎｖｒｉＣａｇｈ１０２，ｎｎ，ｉａ１ｏｌｇｅｒｃｄＩｆｒｔｎｉｅｒｎＨｕａｉｅｓｔｈｎｓａ４０８ＨｕａＣｈｎ；ｏｃａａｏｙ，２．ＥｄｕａｉｎＭｉｉｔｙＫｅｂｒｔｒｆＥｌｃｒｃＰｒｐｌｉｎａｄＳｒｏＣｏｔｏ．ｃｔｏｎｓｒｙＬａｏａｏｙｏｅｔｉｏｕｓｏｎｅｖｎｒ１
ＨｕａｉｅｓｔＣａｇｓａ４０８ＨｕａＣｉａｎｎＵｎｖｒｉｙ，ｈｎｈ１０２，ｎｎ，ｈｎ）
Ａｂｓｒｃ：ｓｄｏｎｔｎａｉａｈｅａｉａｏｌｏｎｄｕｔｏｎｍｏｏｒｉｅｔｏｑｕｏｒ，ｈｅｕｕａｔａｔＢａｅｈｅｄｙｍｃｍｔｍｔｃｌｍｄｅｆｉｃｉｔｄｒｃｔｒｅｃｎｔｏｌｔｍｔｌ
ｍｏｅｅｅｅｃｄｐｉｅｓｓｅ（ＲＡＳｄｌｒｆｒｎｅａａｔｙｔｍＭｖ）ｍｅｈｄｆｒｐｒｍｅｅｄｎｉｃｔｎｗａｒｐｓｄｔｍｐｅｎｈｔｏｏａａｔｒｉｅｔｉａｉｓｐｏｏｅＯｉｌｍｅｔｔｅｆｏ
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无速度传感器感应电机矢量控制仿真.

拖动系统课程设计报告书题目：无速度传感器感应电机矢量控制系统设计与仿真专业：姓名：学号：指导教师：课程设计任务书矢量变换控制(Transvector Control)，也称磁场定向控制。

它是由德国学者F.Blaschke等人在1971年提出的一种新的优越的感应电机控制方式，是基于dq轴理论而产生的，它的基本思路是把电机的电流分解为d轴电流和q轴电流，其中d轴电流是励磁电流，q轴电流是力矩电流，这样就可以把交流电机的励磁电流和力矩电流分开控制，使得交流电机具有和直流电机相似的控制特性，是为交流电机设计的一种理想的控制理论，大大提高了交流电机的控制特性。

一般将含有矢量变换的交流电动机控制都称为矢量控制，实际上只有建立在等效直流电动机模型上并按转子磁场准确定向的控制，电动机才能获得最优的动态性能。

本文介绍了矢量控制系统的原理及模型的建立，搭建了带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制无速度传感器调速系统的Simulink模型，并用MATLAB最终得到了仿真结果。

关键词：感应电机; 矢量控制; 磁链观测; 速度估算摘要 (iv)目录 (v)1 异步电机及Simulink模型 (1)1.1 异步电动机的稳态等效电路 (1)1.1.1 等效电路中各参数物理意义 (1)1.1.2 感应电机功率流程 (1)1.2 Simulink仿真基础 (2)1.2.1 异步电动机Simulink模型 (2)1.2.2 异步电动机模型参数设置 (3)1.3 电机测试信号分配器模块及参数设置 (4)2 矢量控制 (5)2.1 矢量控制的基本思路 (5)2.2 矢量坐标变换原理 (7)α-坐标系间的变换) (7)2.2.1 定子绕组轴系的相变换(A-B-C和β2.2.2 转子绕组轴系的变换(A-B-C和d-q坐标系间的变换) (8)3 电流正弦PWM技术 (8)4 转子磁链模型的建立 (9)4.1 基于电压电流模型设计转子磁链观测器 (9)4.2 基于转差频率设计的转子磁链观测器 (10)5 转矩计算模块 (11)6 转速推算器的设计 (11)6.1 基于转矩电流误差推算速度的方法 (11)6.2 基于模型参考自适应方法(MARS)的速度估算 (12)ϕ的速度估算方法 (13)6.3 基于空间位置角s7 感应电机矢量控制系统的Simulink仿真 (13)8 结论 (19)参考文献 (19)αβ的感应电机数学模型 (20)附录1 基于0附录2 基于dq0的感应电机数学模型 (21)附录3 基于dq0的转子磁链定向感应电机数学模型 (22)1 异步电机及Simulink 模型感应电动机是借定子旋转磁场在转子导体中感应电流，从而产生电磁转矩的一种电机。

基于MRAS的异步电机无速度传感器矢量控制

基于MRAS的异步电机无速度传感器矢量控制异步电机矢量控制无速度传感器模型参考自适应1引言随着电力电子技术及自动控制技术的发展，交流电动机的调速系统正走向高性能化。

在高性能的交流调速系统中，为了提高系统的控制性能，转速的闭环控制环节一般是必不可少的。

通常，速度反馈量的检测多是采用光电脉冲编码器或测速发电机。

但高精度的速度传感器价格比较昂贵，明显增加了整个控制系统的成本。

同时速度传感器的安装存在同心度问题，由于安装中存在的问题使速度传感器成为系统的故障源，系统的机械可靠性大为降低，由此可以说在某种程度上破坏了交流异步电动机的简单、牢固等特性，限制了交流调速系统的应用范围。

因此研究无速度传感器交流调速系统，受到了国内外学术界和工程界高度重视，成为近年来的研究热点[1]。

无速度传感器矢量控制技术的核心问题是对磁链和转速进行准确辨识。

常见的磁链辨识方法有：电流模型法和电压模型法。

因电流模型需要转子转速的信息，而电压模型中不需要转子转速信息，所以无速度传感器矢量控制系统中通常采用电压模型进行磁链辨识[2]。

电压模型中含有纯积分环节，使得磁链的观测会因积分初值和漂移产生误差。

为了解决这一问题，可以采用一阶惯性环节来代替纯积分环节，由此引起的误差，可以通过参考磁链矢量经低通滤波器后的信号进行补偿[3-4]。

在磁链辨识基础上，需要对电机转速进行辨识。

近年来，随着高性能数字信号处理器的飞速发展，各种转速估计方法层出不穷。

如：直接计算法、模型参考自适应(MRAS—Model Reference Adaptive System)、基于自适应全阶状态观测器的方法、扩展卡尔曼滤波器法(EKF—Extended Kalman Filter)、神经网络法、齿槽谐波检测法、高频信号注入法等。

因MRAS原理简单、容易实现，在无速度交流调速系统中得到了广泛应用。

MRAS参数辨识思想：将不含待辨识参数的模型作为参考模型，将含有待辨识参数的模型作为可调模型，且两个模型具有相同物理意义的输出量，利用其输出量误差，并通过合适的自适应率来调节可调模型参数，已达到控制对象的输出跟踪参考模型的目的。

基于MRAS的无速度传感器异步电机矢量控制的仿真

基于MRAS的无速度传感器异步电机矢量控制的仿真
罗桂山
【期刊名称】《机电设备》
【年(卷),期】2017(034)002
【摘要】基于MRAS的无速度传感器矢量控制法结合了模型参考自适应法与转速直接计算法,提高转速估计的精确度.在此基础上,用Matlab为无速度传感器矢量控制系统构建仿真模型.仿真结果表明转速估计精度较高,系统具有一定的鲁棒性.
【总页数】4页(P25-28)
【作者】罗桂山
【作者单位】海军驻上海七〇四所军事代表室,上海 200031
【正文语种】中文
【中图分类】U664.33
【相关文献】
1.基于MRAS磁链观测、转速估计的无速度传感器异步电机矢量控制系统 [J], 汪柏洋
2.基于转矩绕组无功功率MRAS的无轴承异步电机无速度传感器矢量控制系统 [J], 杨泽斌;汪明涛;孙晓东
3.基于MRAS的无速度传感器的异步电机矢量控制 [J], 左瑞
4.基于MRAS的无速度传感器异步电机矢量控制研究 [J], 周婧;任一峰
5.基于MRAS的异步电机无速度传感器的矢量控制 [J], 李肥翔;薛重德;朱威威
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关键词：直接转矩控制；速度传感器；无粒子群算法；神经网
中图分类号：Ｐ８Ｔ１３文献标识码：Ａ
ＳｍｕａｉｎｏｐｅｄｎｉｃｔｎｏｐｅｅｓｒｅｓｉｌｔｎＳｅｄＩｅｔａｉｆＳｅｄＳｎｏｌｓｏｉｆｏ
ｌｃｉａｉｎｏａｓｔｔ．ＴｍｐｏｅｔｅＢｅｒｌｎｔｒｏｖｒｅｃｐｅｄａｃｒｃ，ｔｅｏｔｚｄｎｕａｅｗｏｋｉｌｕｏｏｉｒｖｈＰｎｕａｅｗｏｋｃｎｅｇｎｅｓｅｄａｃｕａｙｈｐｉｅｅｒｎｔｒｓｎｍｉｌｕｅｏｃｎｏｐｅｄｎｉｅ．ＳｍｕａｉｎｅｐｒｎｓｃｒｉｄｏｔｎｔｅｐａｏｍｆＭａｌ／ｉｌｋｉｌｔｎｓｄｔｏｔｌｓｅｄｉｅｔｉｒｉｌｔｘｅｍｅｔａｒｕｈｌｔｒｏｔｒｆｏｉｉｅｏｆｂａＳｍｕｉ．Ｓｍｕａｉｎｏ
ｒｓｌｈｗｔａｈｓａｇｒｈｈｓａｃｌｒｔｄｔｅｉｅｔｙｓｅｄａｄｉｒｖｄｔｅｉｅｔｙａｃｒｃ，ａｄｔｅｅｏｅｅｕｔｓｏｈｔｔｉｌｏｉｍａｃｅｅａｅｈｄｎｉｐｅｎｍｐｏｅｈｄｎｉｃｕａｙｎｈｒｆｒｓｔｆｆｔｉａｇｒｈｈｏｄｉｅｔｙｅｅｔｈｓｌｏｔｍａｇｏｄｎｉｆｃ．ｉｓｆ
摘要：研究异步电机无速度传感器辩识问题。在电机无速度传感器辩识过程中，为保证电机系统的实时调节的稳定性和准确性，传统的ＢＰ神经网络存在网络结构难以确定，极易陷入局部最优解，导致转速辩识慢，精度低的难题。为了提高电机速度辩识准确率，提出一种粒子群和ＢＰ神经网络算法相结合的转速辩识方法。采用粒子群来优化ＢＰ神经网络粒的权值和阈
第２卷第９８期
文章编号：０６９４（０１ｏ — ２８０１０ — ３８２１）９
２１年９０１月
异步电机无速度传感器速度辩识的仿真研究
林锋
（福州大学阳光学院，福建福州３０１）５０５
ｗｒｓｄｆｃｌｔｅｅｍｉｅｔｅｎｔｒｔｃｕｅａｄｈｓｌｃｐｉｌｒｂｅｏｋｉｉｕｔｏｄｔｒｎｈｅｗｏｋｓｒｔｒｎａｏａｏｔｉｆｕｌｍａｐｏｌｍ，ｌａｉｇｔｌｗｓｅｄａｄｂｗｅｄｎｓｏｐｅｎｅｏｌｏｆｏａｃｒｃ．Ｉｒｅｒｖｅｓｅｄｏｅｔｙｅｅｔｈｓｐｐｒｐｔｆｒａｄａｓｅｄｉｅｔｙｍｅｈｄｂｓｄｐｒｉｃｕａｙｎｏｄｒｔｉｏｅｔｐｅｆｄｎｉｆｃ，ｔｉａｅｕｓｏｗｒｐｅｎｉｔｏａｅａｔｏｍｐｈｉｆｄｆ－ｃｅｓｎｌａｇｒｈａｄｔｅＢｅｒｌｎｔｒ．ＴｉｍｅｈｄａｏｔｈａｔｃｅｓａｏｏｔｚｈｅｇｔｎｌｗａｌｌｏｉｍｎｈＰｎｕａｅｗｏｋｔｈｓｔｏｄｐｓｔｅｐｒｌｗｍｉｔｐｉｅｔｅｗｉｈｓａｄｉｍｉ
ｔｒｓｏｄｏＰｎｕａｅｗｒｎｄｒａｉｅｈａｔｌｗｒｇｒｈｇｏａｅｒｈｃｐｂｌｙａｄＢｇｒｈｈｅｈｌｆＢｅｒｌｔｏｋ，ａｅｌｓｔｅｐｒｃｅｓａ／ａｏｉｍｌｂｓａｃａａｉｔｎＰａｏｔｍｎｚｉｎｌｔｌｉｌｉ
值，将粒子群算法全局搜索能力和ＢＰ算法的局部寻优特点的互补，以提高Ｂ神经网络的收敛速度及精度，Ｐ将优化后神经网
络转速辩识器用于直接转矩控制系统中。在Ｍｔｂａａ平台上进行了无速度传感器控制系统的建模仿真。仿真结果表明，ｌ该算
法加快了辩识速度，提高了转速的辩识精度，具有良好辩识效果。
ＬＮｅｇＩＦｎ
（ｏｅｅｏＳｎｈｎ，ｕｈｕＵｉｒｔ，ｕｈｕＦｊｎ３０１Ｃｉ）ＣｌｇｆｕＳｉｅＦｚｏｎｖｓｙＦｚｏｕａ５０５，ｈｎｌｅｉｉａ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ｙｃｒｎｕｔｒｓｅｄｉｅｔｃｔｎｏｐｅ — ｅｓｒｓｓｓｄｅ．ＴｅｔａｉｏａＰｎｕａｅ— Ａｓｎｈｏｏｓｍｏｏｐｅｄｎｉａｉｆｓｅｄｓｎ０ｌｓｉｔｉｄｉｆｏｅｕｈｄｔｎｌＢｅｒｎｔｒｉｌ