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1、中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计学 院： 信息与电气工程学院 专 业： 电气工程与自动化 设计题目： 基于DSP的异步电动机无速度传感器的矢量控制研究 毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日 毕业论文（设计）版权使用授权书本毕业论文（设计）作者同
2、意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。本人授权青岛农业大学可以将本毕业论文（设计）全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文（设计）。本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署名为 。论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日指 导 教 师 签 名： 日期： 年 月 日中国矿业大学毕业设计任务书学院 信电学院 专业年级 电气06 - 班 学生姓名 张有胜 任务下达日期： 2010 年 3 月 1 日毕业设计日期： 2010 年 3 月 1
3、日至 2010 年 6 月18 日毕业设计题目：基于DSP的异步电动机无速度传感器的矢量控制研究 毕业设计主要内容和要求：1. 复习电力拖动自动控制系统课程，重点学习异步电机变压变频调速系统理论（包括异步电机动态数学模型和坐标变换技术、转子磁场定向矢量控制系统），了解国内外无传感器控制的现状及发展趋势；2. 学习TMS320C2812DSP；3 学习观测器理论、模型参考自适应等相关理论； 掌握异步电动机矢量控制的方法；4 完成异步电动机转子磁链估计模型的DSP实现；5. 采用atlabimulink对转子磁场定向矢量控制系统进行仿真。院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书
4、指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回
5、答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日 摘 要异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性，强耦合的多变量系统。采用坐标变换的方式将三相静止坐标系变为两相同步旋转坐标系，可以实现定子电流的解耦，从而实现磁通和转矩的解耦控制，达到直流电机的控制效果。按转子磁链定向使交流调速系统的性能产生了质的飞跃。无速度传感器控制解决问题的出发点是利用检测的定子电压、电流等容易检测到的物理量进行速度估计以取代速度传感器。这样既减少了成本，又提高了控制系统的简易性和鲁棒性。无速度传感器的矢量控制重点是磁链的观测和转速的估计。由于电机在运
6、行过程中的参数会发生变化，必须保证磁链和转速估计的准确性，使系统具有良好的动态性能。本文应用基于超稳定性理论的模型参考自适应系统，对无速度传感器的矢量控制进行转速估计和磁链观测。对系统的仿真结果表明，基于模型参考自适应的矢量控制系统具有良好的静态和动态性能。关键词：异步电机；无速度传感器的矢量控制；模型参考自适应；转速估计；磁链观测 ABSTRACTDynamic mathematical model of asynchronous motor is a higher order、nonlinear、the strong coupling of multivariable system. Us
7、ing coordinate transformation to change the three-phase stationary coordinate system into a two-phase synchronous rotating coordinate system, You can implement a decoupling of the stator current , to realize the decoupling control of flux and torque ,so as to achieve the effect of DC motor controls.
8、the rotor field oriented control has brought essential advances in AC variable speed drive system. the starting point to solve the problem of sensorless control is to use detection of stator voltage and current easily detected physical quantities to replace the speed sensor . In this way, reducing c
9、osts, improving the control system simplicity and robustness.The key of speed sensorless vector control is flux and speed estimation . Because the varies of parameter when the motor running, must ensure that flux and speed estimation accuracy, make the system has good dynamic performance.the speed e
10、stimation and rotor flux observation methods are studied using the theory of Model Reference Adaptive System for the speed sensorless vector control system in the article.the simulation results show the MRAS-based field oriented control system has good static and dynamic performance.Keywords:asynchr
11、onous motor；Sensorless vector control；MRAS；Speed estimation；Flux observer目 录1 绪论11.1 引言11.2 电力电子器件和微处理器的发展11.3 无速度传感器矢量控制的研究现状31.3.1 直接计算法41.3.2 模型参考自适应法（MRAS)41.3.3 基于扩展卡尔曼滤波的状态估计算法51.3.4 神经网络法51.4 课题研究的主要内容和结构安排52 异步电机的矢量控制理论72.1 异步电机的数学模型72.1.1 异步电机在三相静止坐标系下的数学模型82.1.2 坐标变换及变换矩阵102.1.3 异步电机在两相坐标系
12、下的数学模型122.1.4 异步电机在两相同步旋转坐标系的数学模型132.2 异步电机矢量控制132.2.1 矢量控制的原理142.2.2 转子磁场定向矢量控制原理及结构143 磁链观测和转速估计的方法研究183.1 磁链观测方法研究183.1.1 基于电压模型的方法183.1.2 基于电流模型的方法213.2 基于模型参考自适应的转速辨识213.2.1 基于模型参考自适应系统设计的基本理论223.2.2 基于超稳定性和正实性系统的设计223.2.3 基于转子磁链模型的转速辨识方法243.3 基于改进模型参考自适应方法的无速度传感器研究283.3.1 基于反电动势模型的速度辨识283.3.2 基于瞬时无功功率模型的速度辨识283.4 本章小结294 无速度传感器矢量控制系统仿真研究304.1 基于电流模型磁链估计的控制系统仿真304.1.1 基于电流模型的无速度传感器矢量控制系统仿真电路图304.1.2 仿真模型子系统说明304.2 基于电压模型的无速度传感器矢量控制系统324.3 仿真结果分析334.4 本章小结
