【正文】 (1) 電壓方程 (220) （ 2）磁鏈方程 （ 221） （ 3）電磁轉(zhuǎn)矩方程 ()e n m s r s rT p L i i i i? ? ? ??? （ 222） （ 4）運動方程 （ 223） 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計論文 第 13 頁 11sm sms s s m mst ste s s s e m mm s m r r r rrm rms m m s r r rrt rtuiR L p L L p LL R L p L L pL p L R L p LL L p L R L p????????? ? ?? ? ? ???? ? ? ????? ? ? ??? ? ? ?? ? ?? ? ? ????? ? ? ?sm s sm m rmst s st m rtrm r rm m smrt r rt m stL i L iL i L iL i L iL i L i???????? ???????? ???relndJTTp dt???在 ??? 坐標系中繞組都落在兩根相互垂直的軸上，兩組繞組間沒有耦合，矩陣中所有元素均為常系數(shù)，消除了異步電動機在三相靜止坐標系上的數(shù)學模型中的一個非線性的根源 。在該兩相固定繞組 ? 、 ? 中，加時間上相差 90? 的兩相平衡交流電流 i? 、 i?時，同樣也可以產(chǎn)生與三相定子合成磁動勢相同的空間矢量 F，且同 步角頻率為 1? 。 對于恒轉(zhuǎn)矩負載，阻尼系數(shù) D=0,則有 （ 215） 坐標變換及變換矩陣 如果將交流電機的物理模型等效地變換成類似直流電機的模式，分析和控制問題就可以大為簡化。 將定子和轉(zhuǎn)子電壓方程寫成矩陣形式： (23) 中國礦業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計論文 第 9 頁 AAA A A B A C A a A b A cBBB A B B B C A a A b A cCCC A C B C C C a C b C caA aB aC aa ab acaabA bB c C ba bb bcbbc A c B c C c a c b c ccciL L L L L LiL L L L L LiL L L L L LL L L L L L iL L L L L L iL L L L L L i??????? ? ? ???? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ???? ? ? ?Li??( ) s in ( ) s in ( 1 2 0 )( ) s in ( 1 2 0 )e n m A a B b C c A b B c C aA c B a C bT p L i i i i i i i i i i i ii i i i i i??????? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ?磁鏈方程 由于繞組的磁鏈是它本身的自感磁鏈和其它繞組對它的互感磁鏈之和，因此，根據(jù)圖 21可列出三相異步電機的磁鏈方程 （ 24） 或者寫成： (25) 式中 L 是 6x6 電感矩陣，其中對角線上元素是各繞組的自感，其余元素是各燒組間的互感。 (4)忽略鐵耗的影響。 第五章 在仿真的基礎(chǔ)上，對實驗系統(tǒng)進行了硬件設(shè)計，包括主電路、控制電路、驅(qū)動及保護電路的設(shè)計與實現(xiàn)。 雖然神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應用于電機控制取得了一些成果，但這些研究都還不大成熟，并且很多事通過仿真來實現(xiàn)的，工業(yè)應用尚處于起步階段，還需要專門的硬件平臺來支持，離實用化還有一定的距離，然而，隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論及技術(shù)的不斷完善，必定會對交流傳動控制技術(shù)帶來巨大的變化。 通過分析異步電機的狀態(tài)方程，認為由于定子電流己經(jīng)測得，不需要再估計， 因此得到以轉(zhuǎn)子磁鏈和轉(zhuǎn)速為狀態(tài)變量的 3 階狀態(tài)方程，利用擴展卡爾曼濾波對變量進行估計，并利用 DSP 開發(fā)系統(tǒng)進行了實驗研究，實驗結(jié)果顯示出算法的正確性。人們在此基礎(chǔ)上采用 MRAS 的矢量控制進行了大量研究，并取得了一定的成果 【 10】【 11】 。 為了克服磁鏈計算時的積分漂移問題，提出利用轉(zhuǎn)子反電動勢計算同步轉(zhuǎn)速。 （ 2） 碼盤在電機軸上的安裝，安裝不當將影響測速精度，降低系統(tǒng)的可靠性。 39。24x屬于 16 位定點 DSP 基于 39。微處理器構(gòu)成的數(shù)字控制優(yōu)越性表現(xiàn)為 : 1)控制器的硬件電路標準化程度高、成本低、可靠性高。在大功率電力電子器件中，正在研制場控化的 GTO，即 MCT，目前研制樣品雖已達到 1000V 、 100A 的水平，但還處于研究開發(fā)階段。因此 70 年代以后，人們陸續(xù)研制出各種全控器件用于交流調(diào)速系統(tǒng)，常用的全控器 件有 PMOSFET, BJT, GTO 和 IGBT 等。由此可見，電力電子器件和微處理器的應用是現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展的兩項必備的物質(zhì)基礎(chǔ)，電力電子器件和微處理器的迅速發(fā)展是推動交流調(diào)速系統(tǒng)不斷更新的動力。 直到 1968 年， Darmstader 工科大學的 Hasse 博士，發(fā)表了第一篇關(guān)于矢量控制的論文；1971 年，聯(lián)邦德國學者、西門子公司的 將這種一般化的概念形成系統(tǒng)理論，并以磁場定向控制為名稱的專利的形式發(fā)表。 從 20 世紀 20 年代起就開始使用直流調(diào)速系統(tǒng)，直流電機由于其勵磁電路和電驅(qū)電路互相獨立，可以分別控制勵磁電流和電驅(qū)電流，從而控制勵磁磁鏈和轉(zhuǎn)矩。無速度傳感器控制 解決問題的出發(fā)點是利用檢測的定子電壓、電流等容易檢測到的物理量進行速度估計以取代速度傳感器 。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 院長簽字： 指導教師簽字： 中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計指導教師評閱書 指導教師評語 （ ① 基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握； ② 獨立解決實際問題的能力； ③ 研究內(nèi)容的 理論依據(jù)和技術(shù)方法； ④ 取得的主要成果及創(chuàng)新點； ⑤ 工作態(tài)度及工作量； ⑥ 總體評價及建議成績； ⑦ 存在問題； ⑧ 是否同意答辯等）： 成 績： 指導教師簽字： 年 月 日 中國礦業(yè)大學 畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書 評閱教師評語 （ ① 選題的意義； ② 基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握； ③ 綜合運用所學知識解決實際問題的能力； ③ 工作量的大小； ④ 取得的主要成果及創(chuàng)新點； ⑤ 寫作的規(guī)范程度； ⑥ 總體評價及建議成績； ⑦ 存在問題； ⑧ 是否同意答辯等 ）： 成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日 中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計答 辯及綜合成績 答 辯 情 況 提 出 問 題 回 答 問 題 正 確 基本 正確 有一般性錯誤 有原則性錯誤 沒有 回答 答辯委員會評語及建議成績： 答辯委員會主任簽字： 年 月 日 學院領(lǐng)導小組綜合評定成績： 學院領(lǐng)導小組負責人： 年 月 日 摘 要 異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型是一個高階、非線性，強耦合的多變量系統(tǒng)。對系統(tǒng)的仿真結(jié)果表明，基于模型參考自適應的矢量控制系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)和動態(tài)性能。但是交流電機調(diào)速比較困難，早期的應用主要是調(diào)壓調(diào)速，電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速，繞線式異步電機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速， 30年代提出了繞線式異步 電機串級調(diào)速的方法，這些方法都是在電機旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速恒定的情況下調(diào)解轉(zhuǎn)差率，效率都很低。 50年代末出現(xiàn)了靜止的電力電子變流裝置以后，逐步解決了變流裝置的減少設(shè)備、縮小體積、降低成本、提高效率、消除噪聲等問題，使電機控制系統(tǒng)獲得了飛躍發(fā)展，從此“電子”進入了強電領(lǐng)域，電力電子器件成為弱電控制強電的紐帶，電力電子變流器成為電機控制系統(tǒng)的核心。從單片元件到模塊化、集成化 。 GTO 主要用于數(shù)千 kVA 的大容量變流器，如電氣機車、大型軋鋼機、礦井卷揚機等，近年來 ，國產(chǎn)的 GTO 已經(jīng)做到 2500V, 20xxA 的水平，而三菱公司己推出 6000V, 6000A 的水冷 GTO 器件，但配置恰當?shù)尿?qū)動電路和緩沖電路是 GTO 應用中的兩大難點。本文實驗部分就是采用三菱公司的IPM (PMI5RSH120)，該模塊耐壓為 1200V,額定工作電流為 15A,開 關(guān)頻率為 20kHz，可用于 的三相變頻功率輸出。為了進一步提高運算速度，特別是對矢量控制這種具有復雜的控制方案和數(shù)據(jù)計算的場合， 80 年代初出現(xiàn) 了數(shù)字信號處理器 (DSP )，目前最常用的則是德州儀器公司 (TI)的 TMS320 系列 DSP o 1982 年，德州儀器公司推出了第 1個 TMS320 系列產(chǎn)品 TMS320xx，該產(chǎn)品被“電子產(chǎn)品”雜志授予“年度產(chǎn)品”的榮譽，如今 TMS320 已發(fā)展到擁有定點、浮點及多處理器等各種型號的系列產(chǎn)品，是世界市場上占有量最大的 DSP，已廣泛用于數(shù)字信號處理、自動控制等領(lǐng)域。特別是 CPU 內(nèi)部具有 1 個硬件乘法器，使得乘法運算也只需 1個指令周期即可完成，大大提高了運算速度，可用于對快速性和實時性要求很高的控制。 無速度傳感器矢量控制的研究現(xiàn)狀 以轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應用在高性能的工業(yè)應用場合，轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制環(huán)節(jié)一般是必不可少的。無速度傳感器矢量控制的一般方 法是：從電機定子邊較易測量的量中（如定子電壓，定子電流）計算出與速度有關(guān)的量，然后得到轉(zhuǎn)子速度、轉(zhuǎn)矩和磁鏈并將其應用到速度閉環(huán)控制系統(tǒng)中，目前研究較多的是以下幾種方法： 直接計算法 直接計算法是利用異步電機的狀態(tài)方程，從電機的電磁關(guān)系及轉(zhuǎn)速的定義中得到轉(zhuǎn)速的表達式。 模型參考自適應法（ MRAS) 模型參考自適應（ MRAS）方法的轉(zhuǎn)速估計的基本思想，對同一控制對象，將不含位置參數(shù)的數(shù)學模型作為參考模型，將含有待辨識參數(shù)的模型作為可調(diào)模型，兩個模型應該具有相同物理意義的輸出，利用兩個模型的誤差構(gòu)成的自適應率來實時調(diào)節(jié)可調(diào)模型的參數(shù)，達到控制對象的輸出跟蹤參考模型的目的，由于采用閉環(huán)觀測模型，因此辨識的精度比直接法要高，抗干擾性強，因而應用范圍廣。而定子電壓 為輸入變量，輸出為 。 利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對異步電機矢量控制的反饋信號磁鏈、轉(zhuǎn)矩以及磁鏈的相位進行辨識。 第二章 對異步電動機數(shù)學模型、矢量控制、矢 量變換的基本原理進行了介紹。異步電機本質(zhì)上是一個高階、非線性、強耦 合的多變量系統(tǒng)，為了便于研究，一般進行如下假設(shè) : （ 1)三相定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組在空間均分布，即在空間互差 120o 所產(chǎn)生的磁動勢沿氣隙圓