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异步电动机矢量控制系统设计与仿真研究开题

报告

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

在近二三十年来，各国学者致力于研究无速度传感器控制系统，无

速度传感器控制技术的出现开始于常规带速度传感器的传递动力控制系

统，处理问题的起始点是运用检测容易检测到的物理量诸如定子电流和

定子电压估算它的速度而代替速度传感器。主要的方面是怎么样进行对

转速的信息的准确得到，并且保持有很高的控制准确度，实现即时控制

的需要。对硬件的检测在无速度传感器的控制系统一般不会出现，省去

了伴随着带速度传感器的很多必须的麻烦步骤，对该系统的可靠程度进

行了增加，减少系统成本的支出，增加了系统的简易程度：另外使得系

统的体积小、重量轻，而且减少了电机和控制器之间的连线，无速度传

感器的异步电机的调速系统因为这方面的优势得以在工程中得到广泛的

应用。研究人员为了解决速度估计、磁通辨识和参数适应性等基本问题，

提出了多种转速估计和磁通辨识的方法，可运用状态估计、间接测量、

参数辨识、直接计算等手段，从定子电流和定子电压中提取出与速度有

关的量，从而获得转子速度。

在电力电子器件、计算机技术和微处理器的迅猛发展期间，变频调

速的控制技术和手段由变压变频、转差频率控制发展到了矢量控制变频

调速技术，交流电机无速度传感器矢量控制三电平变频技术最近二三十

年才发展起来的一项控制技术。无速度传感器控制技术的发展从一般的

有速度传感器的传递动力控制系统开始，处理问题的方法是运用检测的

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定子电压、电流等检测出来不复杂的量进行速度估计而代替速度传感器。

最主要的是对于转速信息的获取，且保持较高的控制精度并且满足实时

控制的要求。在中国，这方面的应用才发展了10多年，这一技术的发展，

不仅仅是控制技术的进步和调速性能的优良所能概括的，它已经和节约

能源和经济效益密切联系，成为影响国民经济发展的重要因素。在外国，

小到家用电器，大到交流电动机，都是采用了这项技术，其变频器类的

产品的发展，有每两年也一次的更新速度。无速度传感器异步电动机矢

量控制研究提出为交流传动理论上的突破提供了帮助。矢量控制技术以

坐标替换理论为基础，用转磁场的方向加以确定方向，在同步旋转坐标

系中的转矩分量和励磁分量是相互垂直的，它们构成了定子的电流矢量。

定子电流转矩电流分量与励磁电流分量的解耦得到了成功

实现，幅值由于控制转子磁链的不变遇不发生变化，直观化的转矩

处理得以实现，使其线性机械特性和他励直电动机一样，矢量控制技术

的运用使交流调速系统的动、静态性达到了直流双闭环调速系统的水平。

在一般有速度传感器的矢量控制的基本结构上，产生并发展起了无

速度传感器矢量控制技术，而且是作为一项先进技术，无速度传感器的

矢量控制技术还是采用了磁场定向控制技术，但是获取电机转速信息的

方式和来源都不同了。所以说无速度传感器矢量控制技术的最主要的技

术是对与电机的转速信息的准确得知。最近一段时间，对转速进行的方

式多到有十来种，但是转速估计的准确度与动态的性能对其也有影响，

所以多数运用的无速度传感器调整速度系统只是可以对普通的动态性能

加以实现，它的调整速度范围也很小。国外对无速度传感器研究和实际

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生产运用已经出现很久了。例如ABB、三菱、东芝、日立、富士等公司

都拥有独特的产品；但是国内在该技