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近三十年来,电力电子技术、微处理器技术和电机控制理论取得了迅猛的发展,特别是矢量控制的提出,导致了电气传动技术的一场历史性革命,交流调速在工业场合的应用也越来越广泛。由于速度传感器所存在的不可避免的弊端,限制了传统的带速度传感器的矢量控制在特定场合的应用,因此异步电动机的无速度传感器矢量控制成为了目前电气传动领域研究的热点之一。
本文介绍了现代交流调速技术的发展概况和异步电动机的转速辨识方法,论述了三相异步电动机在不同坐标系下的数学模型、坐标变化的基本方法,并从两相旋转坐标上的电机数学模型出发推导了矢量控制的基本方程式,介绍了矢量控制的基本原理和基本控制结构。介绍了传统的基于电压模型和电流模型的磁链辨识方法,指出了其在应用中的不足,继而引入了改进的转子磁链辨识方法,该方法结合了两个模型的优点,且对电机参数有一定的鲁棒性,在低速和高速下都有不错的辨识效果,十分适合在无速度传感器矢量控制的场合。转子转速的辨识采用基于电机数学模型的开环转速辨识方法,该方法简单易于实现,且具有一定的估算精度。通过MATLAB仿真验证了方法的正确性和性能,在这基础上构建了无速度传感器的异步电动机矢量控制框架。根据无速度传感器矢量控制的特点,详细介绍了异步电动机控制的主电路和控制电路,包括了TMS320F2812在电机控制方面的特点、电流采样电路和故障保护电路等。在硬件平台上,完成了整套软件的流程的设计,采用了嵌入式DSP编程,实现了无速度传感器矢量控制。通过对电动机动静态实验的结果分析,表明了该系统在较低转速和较高转速的空载和负载情况下,均有较好的控制效果。