理论教育 无速度传感器异步电机矢量控制系统优化方案

无速度传感器异步电机矢量控制系统优化方案

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:在高性能异步电机矢量控制系统中,转速的闭环控制环节一般是必不可少的。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。但是,由于速度传感器的安装给系统带来以下一些缺陷:1)系统的成本大大增加。如此种种,使得人们转而研究无需速度传感器的电机转速辨识方法。而首次将无速度传感器应用于矢量控制是在1983年由R.Joetten完成的,这使得交流传动技术的发展又上了一个新的台阶。

无速度传感器异步电机矢量控制系统优化方案

在高性能异步电机矢量控制系统中,转速的闭环控制环节一般是必不可少的。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。但是,由于速度传感器的安装给系统带来以下一些缺陷:

1)系统的成本大大增加。精度越高的码盘价格也越贵,有时占到中小容量控制系统总成本的15%~25%。

2)码盘在电机轴上的安装,存在同心度问题,安装不当将影响测速精度。

3)使电机轴向上体积增大,而且给电机的维护带来一定困难,同时破坏了异步电机简单坚固的特点,降低了系统的机械鲁棒性。(www.daowen.com)

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。

如此种种,使得人们转而研究无需速度传感器的电机转速辨识方法。近年来,这项研究也成为交流传动的一个热点问题。国外在20世纪70年代就开始了这方面的研究。1975年,A.Abbondanti等人推导出基于稳态方程的转差频率估计方法,在无速度传感器控制领域作出了首次尝试,调速比可达10∶1,但其出发点是稳态方程,故调速范围比较小,动态性能和调速精度难以保证。其后,虽有学者在此基础上作了一些改进,但始终没有脱开稳态方程这一基础,性能总不理想,现已鲜见应用。再之后,1979年,M.Ishida等学者利用转子齿谐波来检测转速,限于检测技术和控制芯片的实时处理能力,仅在高于300r/min的转速范围内取得了较为令人满意的效果,但这种思想令人耳目一新。而首次将无速度传感器应用于矢量控制是在1983年由R.Joetten完成的,这使得交流传动技术的发展又上了一个新的台阶。在其后的十几年中,国内外学者在这方面做了大量的工作,到目前为止,提出了许多种方法,大体上可分为:①动态转速估计器法;②模型参考自适应法(MRAS)(详细内容见下一章);③基于PI调节器自适应法;④自适应转速观测器法;⑤转子齿谐波法;⑥高频注入法;⑦神经元网络法。下面将就上述方法的思想作一介绍。

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