无速度传感器矢量控制原理

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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——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。

矢量控制与直接转矩控制的区别

矢量控制与直接转矩控制的区别

矢量控制与直接转矩控制技术矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量,根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制,从而达到控制异步电动机转矩的目的。

具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制,并同时控制两分量间的幅值和相位,即控制定子电流矢量,所以称这种控制方式称为矢量控制方式。

矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。

这样就可以将一台三相异步电机(同步电机是指转子定子同时通电,异步机就是电机的转子转动速度与定子所产生的旋转磁场的旋转速度不一样,有转差值,顾名思义,同步机则不存在转差)等效为直流电机来控制,因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。

基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U / f =恒定控制的基础上,通过检测异步电动机的实际速度n,并得到对应的控制频率f,然后根据希望得到的转矩,分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位,对通用变频器的输出频率f进行控制的。

基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是,可以消除动态过程中转矩电流的波动,从而提高了通用变频器的动态性能。

早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。

无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。

实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置,要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的,但人们发现,即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置,也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量,并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。

它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数,按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流(或者磁通)和转矩电流进行检测,并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流(或者磁通)和转矩电流的指令值和检测值达到一致,并输出转矩,从而实现矢量控制。

7-DTC与矢量控制

7-DTC与矢量控制

DTC与矢量控制大家好!下面我们简单的介绍一下矢量控制算法(VC)与直接转矩控制(DTC)算法这两种控制方案的优缺点。

一. 矢量控制理论简介:70年代西门子工程师F.Blaschke首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。

矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量,根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制,从而达到控制异步电动机转矩的目的。

具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制,并同时控制两分量间的幅值和相位,即控制定子电流矢量,所以称这种控制方式称为矢量控制方式。

矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。

这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制,因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。

矢量控制算法已被广泛地应用在siemens,AB,GE,Fuji等国际化大公司变频器上。

采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配,而且可以控制异步电动机产生的转矩。

由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数,有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数,有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。

目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能,带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识,并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数,从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。

二. 直接转矩控制简介:在80年代中期,德国学者Depenbrock教授于1985年提出直接转矩控制,其思路是把电机和逆变器看成一个整体,采用空间电压矢量分析方法在定子坐标系进行磁通、转矩计算,通过跟踪型PWM逆变器的开关状态直接控制转矩。

无速度传感器的异步电机矢量控制系统设计

无速度传感器的异步电机矢量控制系统设计

无速度传感器的异步电机矢量控制系统设计杜丽霞【摘要】为提高系统性能,文中将矢量控制技术和无速度传感器技术结合,设计了交流电机无速度传感器矢量控制系统.由于省去了速度传感器,系统减小了交流调速系统的复杂性,增强了系统的适应性,降低了成本.基于矢量控制和矢量坐标变换,建立了异步电机的数学模型.通过测量异步电动机定子电流矢量进行矢量控制.为控制异步电机的转矩,根据磁场定向原理分别控制异步电动机的励磁电流和转矩电流.Matlab/Simulink仿真结果表明,基于自适应模型的转速估计方法收敛速度快、估计精度较高,设计的无速度传感器矢量控制系统具有良好的静态和动态性能.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2017(030)007【总页数】4页(P110-113)【关键词】异步电动机;矢量控制;传感器【作者】杜丽霞【作者单位】兰州交通大学电子与信息工程学院,甘肃兰州730070【正文语种】中文【中图分类】TM343在高性能的交流电机矢量控制系统中,转速的闭环控制是必不可少的。

通常,采用光电码盘等速度传感器来进行转速检测,并反馈转速信号[1-4]。

由于速度传感器的安装给系统带来一些缺陷;精度越高的码盘价格越高,而且安装不当将会影响测速精度,电机轴上的体积增大会给电机的维护带来一定困难。

取消矢量控制系统中的速度传感器能扩大矢量控制系统的应用范围,也能提高矢量控制系统的可靠性以及环境适应性。

而设计的无速度传感器矢量控制系统无需检测硬件,有效提高了系统的可靠性,降低了系统成本,减小了系统的体积、重量以及电机与控制器之间的连线。

因此采用无速度传感器的交流电机的调速系统具有广泛的应用前景。

为测量电动机的转子转速,本文测量异步电动机的电压和电流来估算电机转速,以实现无速度传感器矢量控制模型方法。

在Matlab/Simulink平台中,建立了一个无速度传感器矢量控制系统,验证了该转速估计方法的有效性,仿真结果表明该系统具有良好的动静态特性和稳定性。

矢量控制的基本原理

矢量控制的基本原理

矢量控制的基本原理
矢量控制是一种电机控制技术,它主要是通过控制电机的电流和电压来实现对电机的精确控制。

相比于传统的直接转速控制方法,矢量控制可以实现更加精确的转矩和速度控制,因此在工业领域得到了广泛的应用。

矢量控制的基本原理是通过将三相交流电机的电流和电压分解为两个独立的分量,即磁场定向分量和电动势分量,然后对这两个分量进行独立控制,从而实现对电机转矩和速度的控制。

在矢量控制中,首先需要进行磁场定向,即确定磁场的方向。

通过改变电机的相位差或者改变电流的相位差,可以实现对电机磁场的定向控制。

这一步的目的是使得电机的磁场始终与旋转磁场同步,从而可以实现高效的电机控制。

接下来是电动势分量的控制,即根据需要控制电机的转速和转矩。

通过改变电动势的大小和相位角度,可以实现对电机转速和转矩的精确控制。

在矢量控制中,通常采用闭环控制系统来实现对电动势分量的精确控制,这需要在电机上安装位置传感器或者使用无位置传感器的技术来实时监测电机的转子位置,从而可以实现对电机的精确控制。

总的来说,矢量控制的基本原理是将电机的电流和电压分解为两个独立的分量,并对这两个分量进行独立控制,从而实现对电机转矩和速度的精确控制。

这种控制方法可以大大提高电机控制的精度和效率,因此在许多高性能的应用中得到广
泛的应用,比如电梯、风力发电、轨道交通等领域。

在实际的矢量控制系统中,通常会采用磁场定向控制和电动势控制两个独立的闭环控制系统来实现对电机的精确控制。

这样的设计可以使得系统更加稳定和可靠,同时也可以实现更高的。

矢量控制基本原理

矢量控制基本原理

矢量控制基本原理矢量控制(FOC,Field-Oriented Control)是一种电机控制技术,旨在通过控制电机的磁场方向和大小,实现高效、高性能的运动控制。

它广泛应用于交流电机(AC)驱动系统中,如感应电机(IM)和永磁同步电机(PMSM)。

矢量控制的基本原理是将三相交流电机的控制转换为两个独立的控制回路:磁场定向控制回路和磁场强度控制回路。

磁场定向控制回路用于控制电机的磁场方向,使其与转子磁场同步,从而实现高效的转矩产生。

磁场强度控制回路用于控制电机的磁场大小,以实现所需的转矩和速度。

矢量控制的第一步是通过电流传感器或估算方法测量电机的三相电流。

然后,使用Clarke和Park变换将三相电流转换为直角坐标系中的磁场分量。

Clarke变换将三相电流转换为αβ坐标系,其中α轴与电流矢量之和对齐,β轴与电流之差对齐。

Park变换将αβ坐标系转换为dq坐标系,其中d轴对齐于转子磁场方向,q轴垂直于d轴。

在磁场定向控制回路中,通过控制q轴电流为零,使电机的磁场与转子磁场同步。

这样,电机的转子磁场就可以有效地与定子磁场相互作用,从而产生所需的转矩。

磁场定向控制通常使用PID控制器来控制q轴电流,并根据速度和转矩需求调整PID控制器的参数。

在磁场强度控制回路中,通过控制d轴电流来控制电机的磁场大小。

磁场强度控制可以通过PID控制器来实现,其中PID控制器的输出是d轴电流的参考值。

根据转矩需求和电压限制,可以调整PID控制器的参数。

为了实现矢量控制,需要使用电机控制器来计算和控制磁场定向和磁场强度。

电机控制器通常使用高性能数字信号处理器(DSP)或微控制器来执行复杂的计算和控制算法。

电机控制器还需要与电机驱动器和其他外部设备进行通信,以接收传感器反馈和发送控制信号。

矢量控制的优点是能够实现高效的电机控制,提供高转矩和高响应性能。

它还可以通过控制电机的磁场方向和大小来实现高精度的位置和速度控制。

矢量控制还可以在低速和零速时提供高转矩,提高电机的起动和停止性能。

VF控制——精选推荐

VF控制针对异步电机,为了保证电机磁通和出⼒不变(转矩不变),电机改变频率时,需维持电压V和频率F的⽐率近似不变,所以这种⽅式称为恒压频⽐(VF)控制。

VF控制-控制简单,通⽤性强,经济性好,⽤于速度精度要求不⼗分严格或负载变动较⼩的场合。

从本质上讲,VF控制实际上控制的是三相交流电的电压⼤⼩和频率⼤⼩,然⽽交流电有三要素,就是除了电压⼤⼩和频率之外,还存在相位。

VF控制没有对电压的相位进⾏控制,这就导致在瞬态变化过程中,例如突加负载的时候,电机转速受冲击会变慢,但是电机供电频率也就是同步速还是保持不变,这样异步电机会产⽣瞬时失步,从⽽引起转矩和转速振荡,经过⼀段时间后在⼀个更⼤转差下保持平衡。

这个瞬时过程中没有对相位进⾏控制,所以恢复过程较慢,⽽且电机转速会随负载变化,这就是所谓VF控制精度不⾼和响应较慢的原因。

⽮量控制国外也叫磁场定向控制,其实质是在三相交流电的电压⼤⼩和频率⼤⼩控制的基础上,还加上了相位控制,这个相位在具体操作中体现为⼀个⾓度,简单的讲就是电机定⼦电流相对于转⼦的位置⾓。

综上,我觉得⽮量控制和VF控制的最本质的区别就是加⼊了电压相位控制上。

从操作层⾯上看,⽮量控制⼀般把电流分解成转矩电流和励磁电流,这⾥转矩电流和励磁电流的⽐例就是由转⼦位置⾓度(也就是定⼦电压相位)决定的,这时转矩电流和励磁电流共同产⽣的转矩是最佳。

宏观上看,⽮量控制和VF控制的电压,电流,频率在电机稳定运⾏时相差不⼤,都是三相对称交流,基本上都满⾜压频⽐关系,只是在瞬态过程如突加、突减负载的情况下,⽮量控制会随着速度的变化⾃动调整所加电压、频率的⼤⼩和相位,使这个瞬时过程更快恢复平衡。

V/F控制⽅式时,对电机参数依赖不⼤,⼀般强调“空载电流”的⼤⼩。

变频器作⽮量控制时,对电机参数的依赖很⼤,所以必须对电机作旋转⾃整定(⾃学习),参数⾃整定前,必须设置正确的电机机型参数,完全脱开电机负载。

⽮量控制,把输出电流分励磁和转矩电流并分别控制,转矩可控,系统是⼀个以转矩做内环,转速做外环的双闭环控制系统。

基于滑模控制的模型参考自适应异步电机无速度传感器控制

= 一 - 伊+ r - r n 盘A
= +
s =
I d ( >0 t k )
() 7
式中:

帕 —— 和 卢轴 的转 子磁链 ;
— —
这样 , 滑 动 面 S=0时 , 差 信 号 逐 渐 衰 减 到 在 误
零 。 当系统 到达滑 动 面 , : 即
的输 出相 比较 , 断调 节 后 者 , 到两 个 模 型 的输 出 不 直
相 等 。在 MR S转 速 辨 识 方 法 中 , 不 含有 真 实 转 A 将 速 的磁链 方 程 ( ) ( ) 为 参 考 模 型 ( 子 磁 链 电 1 ,2 作 转 压模 型 ) 含 有待 辨识 转 速 的磁 链 方 程 ( ) ( ) 为 , 3 ,4 作
() 9

定转 子 互感 ;

滑模控 制器 规则 可选 用李 雅普诺 夫 函数 , 即



苊— 漏 系 ; — 磁 数
— —

( 0 1)


转 子 时 间常数 。
根据李 雅普 诺夫 意义 下 的稳 定 性 定理 如 果 为
负 定 的 , 可 确 保 状 态 轨 迹 在 有 限 时 间 内 达 到 切 换 就 曲 面 S而 到 达 后 , 可 沿 轨 线 滑 动 并 收 敛 到 原 点 , , 就 对
如下 转速 估计关 系 式 :
1 模 型 参 考 自适 应 系统 ( MRA ) S
图 1 示 模 型 参 考 自适 应 系 统 ( A ) 基 本 所 MR S 的 中:
盘( 等 , +) =
= 一 A
( 5 )
() 6

矢量控制技术的原理与实现

矢量控制技术的原理与实现矢量控制技术是一种使电动机能够稳定而高效地工作的控制方法。

它通过对电机的电流和磁场进行调节,实现对电机的精确控制。

本文将介绍矢量控制技术的原理和实现方法。

一、矢量控制技术的原理矢量控制技术是基于电机的空间矢量旋转理论而发展起来的。

其核心原理可以概括为以下两点:1. 空间矢量理论空间矢量理论是矢量控制技术的基础,它描述了电机在磁场空间中的运动和变化。

根据磁场空间的磁链和电磁力矩的理论特性,利用数学模型和矢量分析方法,可以准确地计算和控制电机的运动。

2. 矢量控制算法矢量控制技术通过矢量控制算法来实现对电机的精确控制。

该算法基于电机的电流和转矩方程,通过对电流和磁链的调节来控制电机的转矩和速度。

二、矢量控制技术的实现方法矢量控制技术的实现方法主要包括以下几个方面:1. 电流控制矢量控制技术首先需要对电机的电流进行控制。

通过电流控制器对电机的电流进行调节,使其能够按照预定的矢量轨迹运动。

电流控制器可以采用PID调节器、模糊控制器等,根据具体情况选择最合适的控制器。

2. 磁场定向矢量控制技术还需要对电机的磁场进行定向。

通过对电机的磁场进行定向,可以使电机产生特定方向的磁链,从而实现对电机的精确控制。

磁场定向可以通过空间矢量理论和矢量控制算法来实现。

3. 磁链调节矢量控制技术还需要对电机的磁链进行调节。

通过调节电机的磁链,可以实现电机的转矩和速度的控制。

磁链调节可以通过控制电机的电流和电压来实现,也可以通过改变电机的磁场分布来实现。

4. 动态反馈矢量控制技术还需要实时地对电机进行动态反馈。

通过传感器对电机的状态进行实时监测,可以及时发现和修正电机的运行状态,保证电机能够稳定而高效地工作。

常用的传感器包括位置传感器、速度传感器、电流传感器等。

总结:矢量控制技术是一种非常先进且有效的电机控制方法。

通过对电机的电流和磁场进行精确调节,可以实现对电机的精确控制和高效运行。

矢量控制技术的实现方法主要包括电流控制、磁场定向、磁链调节和动态反馈等方面。

无速度传感器感应电机矢量控制方法的研究

统。
2 矢量控制
感应 电机 矢量控制又称 为磁场定 向控 制, 即把磁场矢量 的方向作为坐标轴 的基准
方向, 以此进行电机各物理量 瞬时值 ( 电流、 电压、 感应电势、 磁势、 磁链、 磁通) 的坐标变
换. 从而获得三相定子 电流的解耦控制, 即通 过控制定子 电流的励磁分量来控制转子磁通 恒定, 通过控 制定子电流的转矩分量来控制 电磁转矩 , 从而控制转速。 根据获得磁场定向角方法的不同可以将 矢量控制分成直接磁场定向矢量控制和间接 磁场定向矢量控制, 本文主要讨论 基于转子
1 感应 电机 的数学模型
要获得感应电机控制的高动态性能 , 就必须知道感应 电机的动态数学模型。感应 电机是一个多变量、 强 耦合、 非线性的复杂系统 , 建立三相感应电机的数学模型, 首先需要对实际电机进行如下假设 , 抽象出理想化
的情形 : ①忽略空间谐波 , 设三相绕组对称 , 在空间互差 10 电角度 , 2。 所产生 的磁动势沿气 隙周围按 正弦规
律分布 ; ②忽略磁路饱和 , 各绕组 的自感和互感都是恒定的 ; ③忽略铁心损耗 ; ④不考虑频率变化和温度变化 对绕组 电阻的影响。由此可得感应电机在两相静止坐标系下的数学模型。
以定子电流和转子磁链为状态变量的两相静止坐标系下三相感应 电机 的状态方程如下 :
L ∞, tL L, , r s 丁
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第7 卷第 4 期
20 0 6年 8月

军工Biblioteka 程大学 学
报( 自然科学 版)
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无速度传感器矢量控制原理
速度传感器是一种用来测量物体速度的装置。

在矢量控制中,速度传
感器用于反馈物体的实际速度信息,并与设定速度进行比较,以调整驱动
器的输出,实现对物体速度的精确控制。

无速度传感器矢量控制是一种不
需要额外的速度传感器的控制方法,它通过使用驱动器的输出电流和电动
机的参数来估算物体的速度。

本文将详细介绍无速度传感器矢量控制的原理。

1.电机模型
在无速度传感器矢量控制中,首先需要建立电机的数学模型。

一般来说,电机模型可以分为两个部分:一是动态模型,用于描述电机的动态特性;二是静态模型,用于描述电机的静态特性。

通过建立电机模型,可以
根据电机的电流和电压来估算电机的速度。

2.电流控制环
无速度传感器矢量控制中的第二个重要环节是电流控制环。

电流控制
环的主要作用是控制电机的转矩输出,通常使用PID控制器来实现。

PID
控制器根据电机当前的速度误差和加速度误差进行调整,以实现电机输出
转矩的精确控制。

3.速度估算算法
无速度传感器矢量控制中的关键是通过电流和电机参数来估算电机的
速度。

常用的速度估算算法有:电反馈算法、自适应算法、观测器算法等。

这些算法根据电机的电流和电压信号,通过对电机模型的运算,估算出电
机的速度。

4.矢量控制策略
无速度传感器矢量控制最后一个重要环节是矢量控制策略。

矢量控制策略主要包括两个方面:方向控制和幅值控制。

方向控制是指根据速度传感器的反馈信号,调整电机的转子位置,以实现电机的转向。

幅值控制是指根据速度传感器的反馈信号和设定速度信号的差异,调整电机的输出电流,以实现电机的速度控制。

综上所述,无速度传感器矢量控制的原理是通过电机模型、电流控制环、速度估算算法和矢量控制策略来实现对电机速度的控制。

通过使用电机的参数和输出电流来估算电机的速度,然后根据设定速度来调整电机的输出,以实现对电机的精确控制。

无速度传感器矢量控制具有成本低、可靠性高、响应速度快等优点,在工业控制领域得到了广泛的应用。

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