矿用架线式电动机车无速度传感器矢量控制系统设计
《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、引言异步电机在工业应用中占有重要地位，其运行性能的优劣直接影响到生产效率和产品质量。
随着现代控制理论的发展，无速度传感器矢量控制系统因其高精度、高效率的特性被广泛应用于异步电机控制。
本文将探讨异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现，旨在为相关领域的研究与应用提供参考。
二、系统设计1. 系统架构设计异步电机无速度传感器矢量控制系统主要由控制器、驱动器、逆变器、异步电机等部分组成。
其中，控制器是整个系统的核心，负责实现矢量控制算法和无速度传感器技术。
驱动器接收控制器的指令，将电压和电流信号输出给逆变器。
逆变器根据驱动器的指令，将直流电源转换为交流电源，驱动异步电机运行。
2. 矢量控制算法设计矢量控制算法是实现异步电机高效运行的关键。
本系统采用无速度传感器矢量控制算法，通过检测电机的电压和电流信号，估算电机的转速和转子位置，实现电机的精确控制。
该算法包括磁场定向控制(MTPA)和直接自控制(DTC)两种方法，具有较高的动态性能和稳态性能。
3. 无速度传感器技术设计无速度传感器技术是实现异步电机无机械传感器运行的关键技术。
本系统采用基于电流模型和电压模型的无速度传感器技术，通过检测电机的电流和电压信号，估算电机的转速和转子位置。
该方法具有较高的估算精度和可靠性，降低了系统的成本和复杂度。
三、系统实现1. 硬件实现硬件实现主要包括控制器、驱动器、逆变器等部分的选型和设计。
控制器采用高性能数字信号处理器(DSP)，具有高速运算和强大的控制能力。
驱动器采用高精度、低噪声的功率模块，保证电机的稳定运行。
逆变器采用智能功率模块(IPM)，具有较高的效率和可靠性。
2. 软件实现软件实现主要包括矢量控制算法和无速度传感器技术的编程实现。
本系统采用C语言编写程序，实现矢量控制算法和无速度传感器技术的实时运算和控制。
同时，为了方便调试和维护，系统还提供了友好的人机交互界面。
无速度传感器异步电机矢量控制系统的实现的开题报告
无速度传感器异步电机矢量控制系统的实现的开题报告一、研究背景随着工业自动化技术的不断发展，异步电机在工业生产中的应用越来越广泛。
在异步电机的控制系统中，速度传感器是非常重要的元件。
但是，由于速度传感器的昂贵和复杂性，使得不采用速度传感器的异步电机控制成为了一种趋势。
因此，无速度传感器异步电机的矢量控制成为了一个热门的研究方向。
本文将以此为研究背景，探讨无速度传感器异步电机矢量控制系统的实现方法。
二、研究目的本文的研究目的是实现一种无速度传感器异步电机矢量控制系统，通过研究电机转子位置和速度估算技术、电流矢量控制、PWM技术等实现对异步电机的精准控制，从而达到提高异步电机运行效率、降低电机故障率的目的。
三、研究内容（1）异步电机矢量控制的理论基础介绍异步电机矢量控制的概念、原理和优点，包括电机矢量控制的基本框图、电机模型、PI调节器和空间矢量脉宽调制等内容。
（2）无速度传感器异步电机矢量控制理论研究详细研究无速度传感器异步电机转子位置和速度估算技术，提出一种不需要速度传感器的转子位置和速度估算方法，并探讨其精度和可靠性。
（3）无速度传感器异步电机矢量控制系统的硬件设计设计无速度传感器异步电机矢量控制系统的硬件电路，包括控制器、电机驱动电路、功率电路等，实现对电机的PWM控制。
（4）无速度传感器异步电机矢量控制系统的软件设计研究无速度传感器异步电机矢量控制系统的软件设计方法和实现，包括控制算法和代码优化等。
（5）实验验证和性能分析通过实验验证无速度传感器异步电机矢量控制系统的有效性和可行性，分析控制系统的性能指标，如响应速度、精度和稳定性等。
四、预期研究成果本研究将实现一种无速度传感器异步电机矢量控制系统，能够实现对异步电机的精准控制。
预期的研究成果包括无速度传感器异步电机矢量控制系统的硬件电路设计方案、软件算法实现方案、控制指令模块、仿真模块等。
同时，进行基于实际电机的实验验证，分析控制系统的性能指标，对无速度传感器异步电机矢量控制技术进行深入研究和探讨。
无速度传感器的矢量控制系统仿真
无速度传感器的矢量控制系统仿真带转矩内环的转速，磁链闭环矢量控制系统的电气原理图如图1所示。
在图中，主电路采用了电流滞环控制型逆变器。
在控制电路中，在转速环后增加了转矩控制内环，转速调节器ASR的输出是转矩调节ATR 的给Te *,而转矩的反馈信号Te ,则通过矢量控制方程 （1） 计算得到。
电路中的磁 链调节器ApsiR 用于对电动机定子磁链的控制，并设置了电流变换和磁链观测环节。
ATR 和ApsiR 的输出分别是定子电流的转矩分量i st *和励磁分量i sm *。
i st *和i sm *经过2r/3s 变换后得到三相定子电流的给定值 并通过电流滞环控制PWM 逆变器控制电动机定子的三相电流。
图1 带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统原理图ψr st r m p e i n L L T =i s *C i s *B i s *A带磁链和转矩闭环的矢量控制系统仿真如图2所示。
其中直流电源DC，逆变器inverter,电动机motor和电动机测量模块组成了模型的主电路，逆变器的驱动信号由滞环脉冲发生器模块产生。
三个调节器ASR,ATR和AspiR均是带输出限幅的PI调剂器。
转子磁链观测使用二相同步旋转坐标系上的磁链模型(图3)，函数模块Fcn用于计算转矩，dq0-to-abc模块用于2r/3s的坐标变换。
图2 带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统仿真模型图3 三相电压的变换模型仿真图带转矩内环的转速，磁链闭环矢量控制系统，调节器参数见表1.模型的仿真算法为ode23tb 。
在矢量控制系统中，为了实现转速的闭环控制和磁场定向，电动机的转速检测是必不可少的，并且转速检测的精度直接影响磁场定向的准确性。
从电动机数学模型可以看出，电动机转速实际上也可以通过推算得到，因此无速度传感器的矢量控制系统成为了交流调速的重要研究内容。
无速度传感器的交流调速一方面减少了设备，另一方面也避免了速度传感器检测本身可能带来的误差。
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。
矿山机车无速度传感器矢量控制系统
基 于模 型参 考 自适 应 （ ＭＲＡＳ 方 法转 速估 算 环 节 ）
进 行 了分 析研 究 ， 后 重 点 对 系 统 的弱 磁 环 节 进 此 行 了分 析研 究 ， 比较分 析 了传 统 弱 磁 控 制 策 略 和 考 虑 电机 电 压 电 流 约 束 的 优 化 弱 磁 控 制 策 略 。 设计并制 作 了一套 基 于 Ｔ ＭＳ ２ Ｆ ８ ２控 制 器 ３０ ２１ 的 电 机 控 制 系 统 ， 此 系 统 上 完 成 了 基 于 在
机 电压 电流 约 束 的 优 化 弱 磁 控 制 策 略 。设 计 并 制 作 了一 套 基 于 Ｔ ３ ０ ２ １ ＭＳ ２ Ｆ ８ ２控 制 器 的 电机 控 制 系 统 ， 此 在 系 统 上 对 基 于 ＭＲ ＡＳ方 法 的 转 速 估 算 环 节 和弱 磁 环 节 进 行 了 实 验 验 证 。 关 键 词 ： 量 控 制 ； 型 参 考 自适 应 方 法 ； 速估 算 ； 磁 控 制 矢 模 转 弱
（ ｐ． ｅｔｉ ｌ ｇｎ ｅｉｇ， ｉｇ １ ｎ ｖｒｉ Ｂｅ ｉｇ １ ０ ８ ， ｈｎ ） Ｄｅ ｔＥｌｃｒｃ ａ Ｅｎ ｉｅｒｎ Ｇ＇ ｈ４ Ｕ ｉｅｓｔ ｎ ａ ｙ， ｉ ｎ ０ ０ ４ Ｃ ｉａ ｊ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｃ ｏｒ ｎｇ ｔ ｈｅ ｓ ｅ ｉｌｗ ｏ ｋｉ ｇ ｃ ｓｒ ｃ ： ｃ ｄｉ Ｏ ｔ ｐ ｃａ ｒ ｎ ｏｎｄ ｔｏ ｏ ｈｅ ｌ ｏｍ ｏ ｉ ｅ ｉ ｓ，ａ ｍ ｐ ｏ ｄ ｖｅ ｔ ｏｎ— ｉｉｎ ｆｔ ｏｃ ｔｖ ｓｏｆｍ ｎｅ ｎ ｉ ｒ ｖｅ ｃ ｏｒｃ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ａ ｄ ｓｇｎｅ ｒ ｌｓ ｓ ｅ ｗ ｓ ｅ ｉ ｄ． Ｔ ｈｅ ｓ ｅ ｓ ｉ ａ ｉｎ ａ ｅ ｏ ｔ ｅ Ｍ Ｒ ＡＳ ｅ ｈ ａ ｉ ｌ ｗｅ ｋｅ ｎｇ ｏｐｅ ａ ｉ ｐｅ ｄ ｅ ｔｍ ｔｏ ｂ ｓ ｄ ｎ ｈ ｍ ｔ ｏｄ ｎｄ ｆｅｄ ａ ｎｉ ｒ ｔｏｎ ｗｅ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ｒ ｎ ｌ ｚ ｄ． Ｔ ｈ ｆｅ ｅ ｅ ｂ ｔ ｅ ｎ ｂａ ｉ ｆｅ ｄ ｅ ｅ ｎｇ ｔ ａ ｅ ｎｄ ｅ ｄｉｆ ｒ ｎｃ ｓ ｅ ｗ ｅ ｓｃ ｉｌ ｗ ａｋ ｎｉ ｓ ｒ ｔ ｇｙ ａ ｏｐ ｉ ａ ｉｌ ｗｅ ｋｅ ｎ ｓ ｒ ｔ ｇｙ ｔｍ ｌｆｅｄ ａ ｎｉｇ ｔａ ｅ ｗｅ ｅ ａｓ ｎ ｌ ｚ ｄ． Ｆｉ ｌｙ．ａ ｍ ｏｔ ｒ ｃ ｒ ｌｏ ａ ａ ｙ ｅ ｎａｌ ｏ ｏｎｔｏｌｓ ｓ ｅ ｂ ｅ Ｍ Ｓ３ Ｆ２ ２ ｃ ｉ ａ ｓｇｎ ｄ． Ｂａｓ ｄ ｏｎ ｔ ｓ ｒ ｙ ｔ ｍ ａｓ ｄ ｏｎ Ｔ ２Ｏ ８ｌ ｈ ｐ ｗ ｓｄｅ ｉ ｅ ｅ ｈｉ ｓ ｓ ｅ ，ｅ ｙ ｔｍ ｘｐｅ ｉ ｅ ｓ ｗ ｅ ｅ ｄｏ ． Ｔ ｈ ｅ ｕｌｓｓ ｗ ｈａ ｈｅｓ ｅ ｓ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ｉ ｌ ａ ｎｉ ｔ ａ ｅ ｅ ｒ ｒｍ ｎｔ ｒ ｎｅ ｅ ｒ ｓ ｔ ｈｏ ｔ ｔｔ ｐｅ ｄ ｅ ｔｍ ｔｏ ｎｄ ｆｅｄ ｗｅ ｋｅ ｎｇ ｓ ｒ ｔｇｉｓ ａ ｅ ｓ ｉａｂ ｅ ｆ ｒ ｔ ｓ ｖ ｃ ｏｒｃ ｎｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ｆｌ ｃ ｕｔ ｌ ｏ ｈｉ ｅ ｔ ｏ ｒ ｌｓ ｓ ｅ ｏ ｏ ｏｍ ｏ ｉ ｓｏｆｍ ｉ ｓ ｔｖｅ ｎｅ ．
无速度传感器感应电机矢量控制系统的研究的开题报告
无速度传感器感应电机矢量控制系统的研究的开题报告题目：无速度传感器感应电机矢量控制系统的研究一、选题背景随着工业自动化的不断推进和发展，传统的电机控制方式已经不能满足工业现代化的需求。
电机矢量控制技术是一种新兴的控制技术，可以提高电机的精度和效率，且具有自我诊断和扩展性等优点。
然而，传统电机矢量控制系统通常需要速度传感器进行控制，成本较高且易受环境干扰，因此研究无速度传感器感应电机矢量控制系统具有重要的理论和实践意义。
二、研究目的本研究旨在通过对无速度传感器感应电机矢量控制系统的研究，探究其在电机控制方面的优势和实际应用价值。
具体研究内容包括：1. 建立无速度传感器感应电机矢量控制系统的数学模型，分析其原理和特点；2. 设计和实现无速度传感器感应电机矢量控制系统的算法，验证其正确性和稳定性；3. 综合比较传统电机矢量控制系统和无速度传感器感应电机矢量控制系统的性能优劣；4. 将无速度传感器感应电机矢量控制系统应用到实际电机控制系统中，探究其实用价值。
三、研究方法本研究主要采用理论研究和实验研究相结合的方法。
具体包括：1. 基于电机理论和控制系统理论，建立无速度传感器感应电机矢量控制系统的数学模型；2. 设计和实现无速度传感器感应电机矢量控制系统的算法，并进行仿真验证和实验测试；3. 根据实验数据，综合比较传统电机矢量控制系统和无速度传感器感应电机矢量控制系统的性能表现；4. 将无速度传感器感应电机矢量控制系统应用到实际电机控制系统中，并进行功能测试和效果评估。
四、研究内容和进度安排1. 建立无速度传感器感应电机矢量控制系统的数学模型（两周）；2. 设计和实现无速度传感器感应电机矢量控制系统的算法（四周）；3. 进行仿真验证和实验测试（四周）；4. 综合比较传统电机矢量控制系统和无速度传感器感应电机矢量控制系统的性能表现（两周）；5. 将无速度传感器感应电机矢量控制系统应用到实际电机控制系统中，并进行功能测试和效果评估（两周）；6. 撰写研究报告（两周）。
无速度传感器矢量控制
异步电机在αβ坐标系下的状态方程为⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+--+++=⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡βαβαβαβαωωωωr r s s r r m r r m m s s m s s r r s s p pp p p0p0p 0pi i i i L R L L L L L R L L L L R L L R u u u u rr mr r r m r （1-1） ⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡βαβαβαβαψψψψr r s s r mr m m s ms r r s s i i i i L L L L M L ML 00000000 （1-2） 由（1-1）式得 ()()βββαααr m s s s s r m s s s s pi L i p L R u pi L i p L R u ++=++= (1-3)由（1-2）式得βββαααψψr r s m r r r s m r i L i L i L i L +=+= （1-4）即：()()βββαααψψs m r rr s m r r r i L L i i L L i -=-=11 (1-5)把（1-4）代入（1-3）化简可得：()()βββααασψσψs s smr s mr r s s s m r s m r r i p L R L L u L L dtd i p L R L L u L L dt d +-=+-= （1-6）则，电压模型为：()[]()[]td i p L Ru L L td i p L Ru L L s s ssmr r s s ssm r r ⎰⎰+-=+-=βββααασψσψ （1-7）其中，()r s m L L L /12-=σ因，0==βαr ru u ，则由（1-1）得：()()βαβαβαβαωωωωr r r r r r s m s m r r r r r r r s m r s m i p L R i L pi L i L i L i p L R i L pi L ++-+-=++++=00 （1-8）把（1-4）、（1-5）代入（1-8）化简得电流模型：()()βαβββααψψωψψψωψr rr r s rm r rar r r s r m r T i T L dtd T i T L dt d 11-+=--=（1-9）由（1-7）可见，电压模型不含角速度r ω项，电流模型包含角速度r ω项，故可利用电压模型的输出为转子磁链的期望值，电流模型的输出为转子磁链的推算值。
无速度传感器感应电机矢量控制系统的研究
无速度传感器感应电机矢量控制系统的研究第一章无速度传感器矢量控制系统基本原理矢量控制的基本思想在十将定子电流按转子磁链方向分解成励磁分量和转矩分量，得到类似十直流电机的控制模型，从使异步电机能像直流电机一样解祸并实现独立控制[[45-47]。
矢量控制技术的关键是要实现转矩电流与励磁电流的解祸。
在磁场定向控制中，必须保证磁场定向的准确性，即必须获得转子磁通矢量准确的位置信息。
1.1感应电机的坐标变换感应电机的坐标变换，是在保证磁场等效的前提下，将静止坐标系下所表示的电机通过矢量变换到以气隙磁场或转子磁场定向的坐标轴系。
a)二相静止坐标系b）绕组等效小意图C）两相旋转坐标系图1-1绕组等效示意图1.2 CLARK变换CLARK变换为由二相静止坐标系到两相静止坐标系之间的变换，简称3/2变换。
a)3s/2s坐标变换b)2s/2r坐标变换图2-2坐标变换示意图根据矢量变换的原则，变换前后的磁场应完全等效，故得到二相静止坐标系到两相静止坐标系的变换矩阵C/2为:两相静止坐标系到二相静止坐标系的变换矩阵为1.3感应电机的数学模型1.3.1三相ABC静止坐标系下的数学模型异步电机的动态数学模型是一个高阶、时变、非线性、强祸合的多变量系统。
在研究异步电机的数学模型时，常需要作如下的假设:1)忽略空间谐波和齿槽效应，设二相定子绕组对称(空间互差120。
电角度)，所产生的磁动势沿气隙圆周按正弦规律分布;2)忽略磁路饱和，各绕组的自感系数都是恒定的;3)忽略铁耗的影响;4)不考虑频率及温度变化对绕组电阻的影响[[48]异步电机在二相静止坐标系下的的数学模型可以由如下所述的电压方程、磁链方程、转矩方程及运动方程来表示。
1.电压方程2.磁链方程3.转矩方程1.3.2转子磁场定向矢量控制系统感应电机矢量控制的关键是转子磁链的准确观测，为了实现定子电流的完全解祸，需要准确地检测转子磁链的幅值和位置。
转子磁场定向分为直接磁场定向和间接磁场定向，直接磁场定向采用直接检测或估算的方法，直接检测是采用在电机槽内埋设线圈，或者是在定子内贴霍尔片或其他磁敏兀件，估算方法是利用易测的电压电流信号来间接得到磁链信息。
数控机床转动系统的无速度传感器的矢量控制分析
数控机床转动系统的无速度传感器的矢量控制分析数控机床是一种高精度、高效率的机械加工设备，其中的转动系统是实现机床加工功能的关键部件之一。
传统的数控机床转动系统通常采用速度传感器来反馈转动速度信息，以实现对转动部件的精确控制。
在某些特定情况下，无速度传感器的矢量控制方案可能更具有实际应用的价值。
本文将针对数控机床转动系统的无速度传感器的矢量控制方案进行分析和讨论。
无速度传感器的矢量控制方案是基于磁链反馈原理实现的。
该方案利用转子定位信息和电机端部电流信息来实现对转动部件的精确控制。
其原理是利用反电动势信息计算出转子转动的角度和速度，然后通过控制器对电机的电流进行调节，实现对转动部件的精确控制。
该方案不依赖于速度传感器，能够克服传统速度传感器容易受到环境影响而导致控制性能不稳定的问题。
无速度传感器的矢量控制方案涉及到很多关键技术，主要包括转子定位算法、电流控制算法和系统稳定性控制算法。
转子定位算法是该方案的关键技术之一，其主要任务是根据电机端部电流信息计算出转子的转动角度和速度。
目前，常用的转子定位算法主要包括模型参考自适应系统（MRAS）算法、无观测器直接矢量控制（DTC）算法等。
这些算法能够准确地计算出转子的转动角度和速度，并且具有较高的鲁棒性和稳定性。
系统稳定性控制算法也是无速度传感器的矢量控制方案的关键技术之一。
系统稳定性控制算法主要负责对系统的稳定性进行实时监测和调节，确保系统能够稳定地工作。
常用的系统稳定性控制算法主要包括PID控制算法、模糊控制算法等。
这些算法能够有效地提高系统的稳定性和鲁棒性，确保系统能够在各种工况下稳定地运行。
无速度传感器的矢量控制方案相比传统的速度传感器控制方案具有明显的优势，主要体现在以下几个方面：2. 提高系统的适应性。
无速度传感器的矢量控制方案采用了多种转子定位算法和电流控制算法，能够适应不同的工况和环境条件。
在系统工作时，能够根据实际情况调节参数，确保系统能够适应不同的工况和环境条件。
《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、引言随着现代工业的快速发展，电机控制技术已经成为许多领域的关键技术之一。
异步电机作为电机的一种重要类型，其控制技术更是受到了广泛的关注。
无速度传感器矢量控制系统是异步电机控制的一种重要方式，它通过矢量控制技术实现对异步电机的精确控制，并利用无速度传感器技术实现对电机转速的实时监测。
本文将介绍异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现，为相关领域的研究和应用提供参考。
二、系统设计1. 硬件设计异步电机无速度传感器矢量控制系统的硬件设计主要包括电机、逆变器、控制器等部分。
其中，电机采用异步电机，逆变器采用三相电压型逆变器，控制器则采用基于DSP或FPGA的高性能控制器。
在硬件设计过程中，需要考虑电机的额定功率、额定电压、额定电流等参数，以及逆变器的开关频率、死区时间等参数。
此外，还需要考虑控制器的采样速率、运算速度等性能指标。
2. 软件设计异步电机无速度传感器矢量控制系统的软件设计主要包括算法设计和程序实现两部分。
算法设计包括矢量控制算法和无速度传感器算法的设计。
矢量控制算法通过控制电机的定子电流实现电机的精确控制，无速度传感器算法则通过检测电机的电压和电流信号，实现对电机转速的实时监测。
程序实现则包括控制器的程序编写、调试和测试等步骤。
三、算法设计与实现1. 矢量控制算法矢量控制算法是异步电机无速度传感器矢量控制系统的核心算法之一。
它通过控制电机的定子电流，实现对电机的精确控制。
具体而言，矢量控制算法将电机的定子电流分解为直流分量和交流分量，分别进行控制。
其中，直流分量用于控制电机的转矩，交流分量则用于调整电机的磁通。
通过调节定子电流的大小和相位，实现对电机的精确控制。
2. 无速度传感器算法无速度传感器算法是实现异步电机无速度传感器矢量控制系统的重要技术之一。
它通过检测电机的电压和电流信号，实现对电机转速的实时监测。
具体而言，无速度传感器算法利用电机的电压和电流信号，通过一定的算法计算得到电机的转速和转子位置信息。
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［ 关键词］ 矢量控制；Ｄ Ｐ Ｓ 微处理器
［ 中图分类号 ］ Ｔ １２ Ｈ ５
［ 文章标识码 ］ Ａ
［ 文章编号 ］ １７ — ０４ （０７ １ ００ － ３ ６１ ５０ ２０ ）０ － ０ １ ０
从 目 电气传动技术发展 的大趋势来看 ， 前 交流传动正在逐 步取代直流传动 ， 流电机的矢量控制技术为 电机车的交流传 交 动提供 了强有力 的理论基 础和 实现手段 。矢 量控 制技术 从理 论上解决 了交流调速系统在静 、 动态性能上与直流传动相媲美 的 问题 。 量控制技术模仿直流 电机 的控制 ， 矢 以转子磁场定 向 的矢量变换 的方法 ， 实现了对 交流电机的转速和磁链控制 的完
和转矩 的 目的 ， 因此 可 获得 于直 流调速 系统 同样 好 的控 制效 果 。矢量控制 系统 的基本结构如 图 Ｉ 所示 ：
我 国矿用架线式 电机 车多数都用直 流电动机拖 动 ， 这是 因 为直流 电动机具有 良好 的牵 引特性 ， 但它存 在以下 问题 ： 能耗 大、 故障率高、 安全性差 。还有用直 流 电动 机作动力 源 的矿用 架线式 电机车 ， 一般 采用电阻降压方式调速 ， 调速器结 构复杂 ， 维修量大 ， 且这 种调 速是带电阻运行 ， 造成 电能 的极大 浪费。
各 主要部分 的功 能说 明如下 ： （） Ｉ 速度 调节器 ： 给定转速和反馈转速 的差值经 Ｐ 调节器 Ｉ
输 出转矩 给定 ， 实现对转速的控制 。 （） ２ 电流调节器 ： 分为 ｄ ｑ轴 电流 调节 ， 、 以转 矩 和励磁作
技术对架线式电机车进行改造 ， 可以彻底解决直流电动机降压
ｔｒｖ ｃｏ ｏ ｔｏ ｅ ｈ ｏｏｙ ｂ ｓｄ ｏ Ｐ ｇ ｎ ｒｌｃ ｉ ｏ ｅ ｔｒｃｎｒｌｔｃ ｎ ｌｇ ａ ｅ ｎ ＤＳ ｅ ｅａ ｈｐＴＭＳ ２ Ｆ ４ ７．Ａｌｏｐ ｅｅ ｔｄ ａ ｈ ｒｗａｃｃｎ ｔｕ ｔｏ ｎ ｏ ｔ ｌａｇ ｒｔｍ ｏ ｕ ｈａ ３ ０Ｌ ２ ０ ｓ ｒｓ ｎｅ ａｃ ｒ ｏ ｓｒ ｃｉｎａ ｄｃ ｎｒ ｌｏ ｈ ｆｒｓｃ ｏ ｉ ｓｓｅ ｙｔｍ． Ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｎ ｓ ｃ ｙｔｍ ｈ ｗｅ ｈ ｔｔｅ ｓｓｅ ａｅｏ ｎ ａ ｃｄ ｃ ｎｒｌａ ｃ ｒｃ ｄ ｓｕ ｄｄ ａ ｃｐｅｆｒ ｃ￣ ｘｅ ｉ ｎｓｏ ｕ ｈ ａｓｓｅ ｓ ｏ ｄ ｔａ ｈ ｙ ｔｍ ｒ ｆｅ ｈ ｅ ｏ ｔｏ ｃ ｕａ ｙａ ｏ ｎ ｙ ｍｉ ｒ ｍａ ｅ ｎ ｎ ｎ ｏ
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Ｐ ｉ ＡＮ Ｊｎ—ｓｎ ，ＨＥ Ｙｉ ａ ｇ，Ｗ ＡＮＧ Ｘｕ—ｈ ｎ ，Ｚ ｏｇ —ｇ ｎ ｏ ｇ ＨＡＮＧ ｎ Ｙｉｇ
矿用架线式 电动机车无速度传 感器 矢量 控制 系统设 计
潘劲 松 。何 怡 刚 。王旭 红 。张
（ 湖南大学 ，湖南 长沙 ４０８ ） １０３
颖
［ 摘 要 ］ 针对矿用架线式电机车直流调速的不足，介绍了一种基于Ｄ Ｐ通用芯片Ｔ Ｓ２Ｉ ２０ Ｓ Ｍ ３０Ｙ ４７交流异步电机矢量控制技术，
调速 电阻能耗大 、 速器故障率高等问题。同时采用变频调速 调
参考其差值经 Ｐ 调节器 输 出 Ｐ Ｒ Ｉ Ａ Ｋ逆变换 ， 实现对转 矩 和励
磁 的控制 ；Ａ Ｋ逆变换 和矢 量计算模 块 ： ＰＲ 将两 相旋 转坐车的运行质量 。 能进
变成两相静 止坐标 ， 并通过矢量计算模 块输 出 Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ模块 的 给定信 号。 为 了使 系统具有 较好的动态性 能和稳态精度 ， 速度控制器 和电流控 制器均采用 积分分离的 Ｐ 控制 。 Ｉ
全解耦 。其有突 出的特点 ， 在矢 量控 制下可 以连续控 制转 矩 ， 图 １ 矢量控制系统的基本结构
平滑控制 ， 范围能达到很宽。 调速 作为牵引 电气传动 的一大领域——矿用架线式 电机车 ， 采 用变频调速技术是未来发展 的趋势 ， 尤其是无速度传感器矢量
控制技术更是具有不可 比拟 的使用价值 。因此 ， 采用变频调速
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第 ７卷第 １ 期 ２０ ０ ７年 ３月
湖 南 工 业 职 业 技 术 学 院 学 报
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一
、
引言
两相系统 ， 将交流 电机定子 电流矢 量分解成两 个直流 分量 （ 即 磁通分量 和转矩分量 ）从而达 到分别控 制交流 电动机的磁通 ，