EKF的感应电机无传感器MRFAC控制器设计

介绍80c196mc单片机的智能软启动控制器,利用其强大的功能实现对感应电机软启动的高精度控制。通过单片机检测电压、电流的过零点,依此计算出实际功率因数角,并与设定的最佳功率因数角进行比较,及时输出触发脉冲,实时调节电机的电压,达到无冲击启动和节能的目的。试验证明系统具有优良的性能。

感应电机转子磁链观测是磁场定向系统控制中的关键步骤,然而电机在低速运行时定子电阻不确定性及转子转速变化对转子磁链观测准确性有很大的影响。采用线性变参数多胞输出反馈控制器设计理论,提出一种新的转子磁链观测方法。引入多胞技术,设计包含极点配置的随变参数自调整的输出反馈控制器。将感应电动机作为线性变参数系统,转子转速与定子电阻作为系统的变参数,设计系统控制器即转子磁链观测器。利用鲁棒控制理论,通过求解线性矩阵不等式组,实现满足鲁棒稳定性能和动态特性转子磁链观测器。仿真结果验证此观测器的正确性,磁链观测的水平有了较大的提高。

感应电机是异步电机的一种。异步电机包括感应电机、双馈异步电机和交流换向器电机。由于现在异步电机主要是感应电机,所以现在也有人直接在定义时候将异步电机定义为感应电机。感应电机具有结构简单,制造方便,价格便宜,运行方便等特点。电机的设计对于一个感应电机的性能和参数有着极其重要的影响。掌握感应电机的设计构造知识,有助于我们日后对感应电机控制技术的更深入研究。

针对系统模型不确定性和干扰对矢量控制性能的影响,利用q-参数化理论设计控制器,设计了一种简单有效的感应电机速度控制策略。该速度控制器由鲁棒转子磁链估计器(rrfe)以及参考模型跟踪控制器(rmtc)两个部分构成。rrfe主要用于转子磁链估计,以确保转子磁链获得快速准确的定向,而rmtc则在电机参数发生变化和出现干扰的情况下,获得磁链和转速的渐进跟踪性能。仿真试验结果表明,干扰得到有效抑制,系统具有较好调速性能。

从扩展卡尔曼滤波算法原理入手,利用定子侧可测量的电流、电压,推导出一种新的无转速传感器的电机转速、磁链状态观测模型,估算出电机的转速和定子磁链。仿真结果表明这种方法能有效地解决磁链和转矩的脉动问题,从而实现电机高性能的控制。

电机控制-ac感应电机(acim)概述 相关下载主推产品简介（点击下载） 器件型号：rdk-acim（ac感应电机参考设计套件） 器件型号：tmdshvmtrpfckit（高电压电机控制和pfc 开发者套件） stellarislm3s818acinduction motorreferencedesignkituser’smanual（点击下载）rdk- acim（ac感应电机参考设计套件）用户指 南：stellarislm3s818acimboarddatasheet（点击下载） tms320c2000motorcontrolprimer（点击下载）器件型号： tmdshvmtrpfckit（高电压电机控制和pfc开发者套件） ac感应电机(acim)是消费电子类应用和工业应用中最受欢迎的电机，代表 了工业

AC感应电机(ACIM)概述

1 第五章感应电机 一、填空 1.如果感应电机运行时转差率为s，则电磁功率，机械功率和转子铜耗之间的比例是 2:p:ecupp=。 2.★当三相感应电动机定子绕组接于hz50的电源上作电动机运行时，定子电流的频率 为，定子绕组感应电势的频率为，如转差率为s，此时转子绕组感 应电势的频率，转子电流的频率为。 3.三相感应电动机，如使起动转矩到达最大，此时ms=,转子总电阻值约为 。 4.★感应电动机起动时，转差率s，此时转子电流2i的值， 2cos,主磁通比，正常运行时要，因此起动转 矩。 5.★一台三相八极感应电动机的电网频率hz50，空载运行时转速为735转/分，此时转 差率为，转子电势的频率为。当转差率为0.04时，转子的转速 为，转子的电势频率为。 6.三相

感应电机例题 1.设有一50hz,三相4极异步电机，请填满下表 (/min)nr15401470—600 s10 2()fhz 工作状态 2.有一台50hz,三相四极感应电动机，正常运行时转子的转差率5%s，试求：1）.此时 转子电流的频率；2）转子磁势相对于转子的转速；3）.转子磁势在空间（相对于定子）的 转速； 解：1）.转子电流的频率210.05502.5fsfhzhz 2.）转子磁势相对于转子的转速（和同步转速同方向） 2 2 60602.5 /min75/min 2 f nrr p 3）由于转子转速1(1)1500(10.05)/min1425/minnnsrr，所以转子磁势在空 间的转速为2(142575)/min1500/minnnrr

感应电机

基于无源性的基本思想,选取定子磁通幅值作为系统的磁通控制目标,并借鉴间接定子磁场定向的控制方法,构建了一种新的基于定子磁场定向的感应电机(inductionmotor,简称im)无源性控制器(pacivebasedcontrol,简称pbc)。该控制器保留了im无源性控制器优点,证明im无源性控制器以定子磁通作为系统控制目标的设计方法是可行的,扩展了无源性控制器设计方法的应用领域。仿真和实验结果证明,该控制器是稳定且有效的。

在分析感应电机数学模型的基础上,针对感应电机矢量控制系统的速度环、磁链环、电流环对误差响应的不同要求分别设计了三种控制器。其中速度环控制器的设计目标是增强系统稳态性能,以及对负载扰动的鲁棒性。磁链环设计思路是最大程度增强被控量的响应速度。以上两者分别采用滑模线不同的滑模控制器。电流环采用pi控制器加前馈解耦的设计,能增强电流环本身的动态响应,并且能有效加快速度响应。仿真表明,三种设计思路能够在同一矢量控制系统中实现稳定工作,并且各自达到了设计目标。

基于静止d-q坐标系下的感应电机数学模型,在参数不能确定的情况下,通过位置、速度、磁链和线圈电流信号,采用非线性反步法设计了感应电机的自适应位置控制器,该控制器不依赖于电机参数。基于matlab/simulink仿真平台,建立感应电机位置控制系统仿真模型。仿真结果表明:用该方法设计的控制器得到的位置跟踪误差迅速渐近趋于零,达到了较好的位置控制性能。

利用lyapunov稳定性理论推导出了速度控制律,从而保证了整个过程的渐进稳定。为克服速度控制律受系统未知不确定性上界的影响,减少滑摸抖动,设计了一模糊控制滑模器。整个系统所需的磁通是利用一滑模模型参考自适应(mras)速度辨识器来获得。仿真和实验表明,提出的滑模速度控制器在整个控制过程中对系统的不确定性具有较好的鲁棒性。

针对感应电机无速度传感器间接磁场定向控制系统,利用感应电机的时变参数模型的降阶处理,提出了一种非线性鲁棒高增益观测器,这一观测器只需要电机的定子电压和电流,能同时观测电机的状态量和转子时间常数等参数,鲁棒性好,计算量少,易于适时在线实现。为减少系统在启动阶段的超调,提出了一种变增益的pi速度控制器,该方法简单,不但能实现pid参数的在线调整,而且工程实现简单。仿真和试验验证了本方案的可行性。

针对传统滑模控制系统中扰动信号的临界值难获得且计算量大的问题,提出了一种新型的自适应滑模增益的感应电机矢量控制技术,以便对感应电机进行快速准确调速.这种方法不需要大量的计算,消弱了对于各种扰动信号边界的依赖,实现了滑模增益随系统中的电机参数和负载转矩的扰动而进行自动调整的目的.并利用李亚普诺夫稳定定理,证明了该调速控制系统的稳定性.matlabsimulink仿真结果表明:自适应滑模增益的变结构控制方法对于电机参数和负载转矩的不确定性均能呈现很好的调速性能,计算量小,鲁棒性好.

基于有限拍方法设计了一种自适应矢量控制感应电机的电流控制器.通过差分消去电机模型中的反电动势,利用补偿电压进一步消除电流误差.针对电流控制器对电机参数变化敏感的问题,对电机参数进行在线辨识,保证控制器参数与电机的实际参数一致.仿真结果表明,定子电流在参数变化时能够实现对参考电流的快速跟踪,同时能获得良好的稳态性能.

感应电机(im)的动力学特性是一个高阶、非线性、强耦合的系统,采用传统的pid控制方法进行控制,难以达到理想的控制效果。采用模糊控制理论与常规pid控制相结合组成模糊pid控制器,应用模糊算法在线自动整定pid参数的方法,并将其应用于感应电机调速控制系统。仿真与试验结果表明,该模糊pid控制的效果明显优于常规pid控制和模糊控制,具有无超调、响应快、鲁棒性强等特点,从而验证所用控制方法的可行性。

为了提高感应电机效率,研究一种高效永磁感应电机。在分析永磁感应电机结构和工作原理的基础上,采用同步旋转坐标系建立永磁感应电机的数学模型。对永磁感应电机的稳态功率特性进行深入分析,研究定子磁链在不同扇区时,电压矢量对电机有功功率与无功功率的影响,从而得到了适用于永磁感应电机直接功率控制的矢量开关表,提出适用于该电机的直接功率控制策略。最后通过仿真验证了所提控制方法的有效性与正确性。永磁感应电机直接功率控制以零无功功率为控制目标,在不影响有功功率输出的前提下,把无功功率限制在零附近波动,从而提高了电机运行的效率和功率因数。

感应电机矢量控制

感应电机的结构和运行状态 一、感应电机的结构 感应电机的定子由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。定子铁心是主磁路的一部分。为 了减少激磁电流和旋转磁场在铁心中产生的涡流和磁滞损耗，铁心由厚0.5mm、的硅钢片叠 成。容量较大的电动机，硅钢片两面涂以绝缘漆作为片间绝缘。小型定子铁心用硅钢片叠装、 压紧成为一个整体后固定在机座内；中型和大型定子铁心由扇形冲片拼成.在定子铁心内圆， 均匀地冲有许多形状相同的槽，用以嵌放定子绕组。小型感应电机通常采用半闭口槽和由高 强度漆包线绕成的单层(散下式)绕组，线圈与铁心之间垫有槽绝缘。半闭口槽可以减少主磁 路的磁阻，使激磁电流减少，但嵌线较不方便。中型感应电机通常采用半开口槽。大型高压 感应电机都用开口槽．以便于嵌线。为了得到较好的电磁性能，中、大型感应电机都采用双 层短距绕组。 转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。转子铁

针对感应电机高性能转矩跟踪控制和磁链难以直接测量问题,提出了基于无源性的转矩跟踪和自适应磁链观测器控制方案.首先基于感应电机的无源性特性设计了渐近稳定转矩跟踪控制器,重新配置了系统的平衡点,通过注入阻尼提高系统的收敛速度.然后通过将定子电流和转子磁链作为状态变量构建了自适应磁链观测器,简化了观测器结构,根据lyapunov稳定性理论设计了自适应控制律,实现转子磁链、转速和定子电阻的在线估计.为减小转速估计误差对观测器的影响,给出了观测器增益矩阵的选择方法.仿真结果表明本文所提出的基于自适应观测器的无源控制方案能够有效提高感应电机的动静态性能.