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考虑铁损的异步电机矢量控制算法研究
| 论文题名： | 考虑铁损的异步电机矢量控制算法研究 |
| 关键词： | 电动汽车;异步电机;矢量控制;铁损;励磁电感电流;滑模观测器;自适应全阶观测器 |
| 摘要： | 随着社会经济的快速发展，能源紧缺、环境污染等问题日益突出，新能源产业逐渐成为社会发展的焦点。电动汽车作为一种清洁、高效的交通工具，在系列政策的支持下得到了快速发展，并逐步获得普及。异步电机制造成本低、结构简单、设计技术相对成熟、弱磁运行安全、免维护等优势，使其在电动汽车电驱动中获得广泛运用。然而，现有异步电机控制算法多是基于理想电机数学模型的，铁损的影响没有受到重视。在电动汽车应用场合，电机调速范围较宽，高频运行状态使得铁损的影响较为突出。同时，电动汽车驱动电机的励磁电感通常设计的较小，使得电流谐波较大，这进一步加剧了铁损的影响。研究表明，铁损不仅影响到矢量控制定向的准确性，降低系统的动态性能，而且会影响到转矩和磁链的控制精度，降低系统的稳态性能。因此，建立包含铁损的电机数学模型并基于此设计相应的控制算法，以抑制铁损对控制系统的影响，对进一步提高异步电驱动系统的性能具有重要的意义。 本文以间接矢量控制为基础，在建立含铁损异步电机数学模型的基础上，分析了铁损对矢量控制性能的影响，并据此设计了基于铁损模型的异步电机矢量控制系统，以提升异步电驱动系统的稳态和动态性能。本文的研究内容主要有以下几方面:1、建立了基于励磁支路并联铁损电阻等效电路的6阶数学模型，并据此分析了电机铁损对间接转子磁场定向矢量控制系统的影响;2、在分析现有补偿校正方案不足的基础上，提出了一种直接基于励磁电感电流的异步电机矢量控制策略;3、为获得励磁电感电流，设计了一种滑模观测器，在无需铁损电阻信息的情况下实现了励磁电感电流的观测;4、为了提升控制系统的稳定性，设计了励磁电感电流外环与定子电流内环的串联式双环控制结构;5、为了克服滑模观测器获得励磁电感电流存在的积分问题，设计了一种自适应全阶观测器，同时实现了励磁电感电流、转子磁链以及铁损的观测与辨识;6、搭建了4kW异步电机矢量控制系统的MATLAB仿真模型和实验平台，对所提出的矢量控制策略进行了仿真和实验研究，验证了本文的分析与设计。 |
| 作者： | 杨澍 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 杨淑英 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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