【摘 要】
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感应电机通常用作电动机,具有结构简单、成本低廉、易于维护、运行可靠等优点,因此一直被研究开发人员所青睐。随着电力电子技术的发展,有关感应电机控制的研究也不断涌现。模型预测控制是一种新型的控制方法,具有优良的动稳态特性。传统的电机控制策略需要速度传感器,无速度传感器的控制方法由于省去了速度传感器,使硬件结构得以简化,同时硬件成本和硬件体积都得到了有效降低。基于上述内容,本文研究了感应电机无速度传感器
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感应电机通常用作电动机,具有结构简单、成本低廉、易于维护、运行可靠等优点,因此一直被研究开发人员所青睐。随着电力电子技术的发展,有关感应电机控制的研究也不断涌现。模型预测控制是一种新型的控制方法,具有优良的动稳态特性。传统的电机控制策略需要速度传感器,无速度传感器的控制方法由于省去了速度传感器,使硬件结构得以简化,同时硬件成本和硬件体积都得到了有效降低。基于上述内容,本文研究了感应电机无速度传感器的模型预测控制技术,本文所做的研究工作主要有以下几点:（1）分析了感应电机的结构和工作原理,推导并给出了感应电机基于微分方程的数学模型,为模型预测控制技术及无速度传感器控制技术确定理论基础。同时介绍了感应电机矢量控制、直接转矩控制和模型预测控制的理论基础,便于对比分析。（2）详细论述了感应电机用于模型预测控制的预测方程,并给出了传统模型预测转矩控制的具体实现方法。针对传统方法计算量大的缺点,提出了一种新型的简化模型预测控制方法。通过引入新的转矩计算方案及多步多目标的模型预测控制策略,将转矩和磁链幅值的成本函数分开,不仅相对于传统的模型预测控制方法减少了计算负担,而且避免了权重因子的影响。基于MATLAB/Simulink仿真环境搭建了采用模型预测控制策略的感应电机控制系统仿真模型,给出了相关仿真结果,对设计方案可行性进行验证。（3）介绍了滑模观测器系统,从理论上推导了采用滑模观测器观测感应电机转速的观测器方程,通过引入滑模转速观测器,将预测模型中的测量转速替换为观测转速,实现了无速度传感器控制,避免了速度传感器带来的诸多不便。基于Matlab/Simulink仿真环境给出了采用所提观测器及控制方法时电机的转速、转矩、电流等的仿真结果,并与传统磁场定向控制及直接转矩控制做了对比,仿真与对比结果验证了该控制方法的有效性。（4）在上述理论研究的基础上,基于TMS320F28335搭建了感应电机控制系统的实验平台,实现了软硬件联合调试,进行了感应电机模型预测控制系统的实验及基于滑模观测器实现的无速度传感器模型预测控制系统的实验,进一步验证了本文所提算法的可行性及有效性。
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