無速度傳感器異步電機(jī)控制系統(tǒng)仿真研究

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交流電機(jī)早在十九世紀(jì)八十年代中期就已問世，由于它具有消耗原料少，制造成本低，結(jié)構(gòu)牢固，運(yùn)行安全可靠，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)以及易于向高電壓、高速度和大容量方向發(fā)展等特點(diǎn)，迅速得到廣泛的應(yīng)用。但是，在二十世紀(jì)的大部分年代，鑒于直流傳動具有優(yōu)越的調(diào)速性能，高性能可調(diào)速系統(tǒng)一般采用直流電機(jī)，而約占電氣傳動總?cè)萘?0%的不變速傳動系統(tǒng)則采用交流電機(jī)。這種所謂的不變速系統(tǒng)是指交流電機(jī)本身不進(jìn)行調(diào)速，而為了達(dá)到對整個(gè)系統(tǒng)的控制又不得不采用其它的措施(如擋板，閥門等)進(jìn)行調(diào)速，從而白白消耗了大量的電能。另外，直流電機(jī)由于它的特殊結(jié)構(gòu)（電刷和整流子）而使得它既不容易適合高速運(yùn)行，更不容易在惡劣環(huán)境下工作。這樣，如何從本質(zhì)上改變交流電機(jī)調(diào)速控制特性，使之具有直流電機(jī)的調(diào)速性能，便成為近幾十年來各國學(xué)者努力研究的主要課題之一。
20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的直接轉(zhuǎn)矩控制理論，給我們提供了一種高性能的交流變頻調(diào)速方法。直接轉(zhuǎn)矩控制采用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系下計(jì)算與控制交流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場定向，借助于離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)(Band-Band控制)產(chǎn)生PWM信號，直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最佳控制，以獲得轉(zhuǎn)速的高動態(tài)性能。它省掉了復(fù)雜的矢量變換與電動機(jī)數(shù)學(xué)模型的簡化處理，沒有通常的PWM信號發(fā)生器，它的控制思想新穎，控制結(jié)構(gòu)簡單，控制手段直接，信號處理的物理概念明確，該控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速，限制在一拍以內(nèi)且無超調(diào)，是一種高性能的交流調(diào)速方法。
然而，直接轉(zhuǎn)矩控制作為一種誕生不久的新理論、新技術(shù)，又有其不完善、不成熟之處，主要表現(xiàn)在轉(zhuǎn)矩脈動大、磁鏈軌跡畸變、電流波形差等。如何改善、解決這些問題，擴(kuò)大直接轉(zhuǎn)矩技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，成為當(dāng)前我們要研究的問題。另外，為了得到高性能的轉(zhuǎn)速控制，采用速度閉環(huán)控制是必不可少的，因此需要在異步電機(jī)轉(zhuǎn)軸上安裝轉(zhuǎn)速傳感器，而傳統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測裝置多采用測速發(fā)電機(jī)或光電編碼器，但是速度傳感器的安裝不僅增加了成本，實(shí)際應(yīng)用時(shí)有些場合根本不能安裝轉(zhuǎn)速傳感器，有時(shí)甚至找不到轉(zhuǎn)速反饋的位置，而且還增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。此外速度傳感器不適用于潮濕、粉塵等惡劣環(huán)境，因而如果能有效地進(jìn)行在線轉(zhuǎn)速辨識，速度傳感器的問題也就解決了。

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