本文關鍵詞：基于自抗擾策略的永磁同步電機直接轉矩控制

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【摘要】：隨著電力電子技術、現代控制理論以及微處理器等技術的發(fā)展,交流電機調速性能得以迅速提高并在很多調速領域逐漸取代直流電機。作為交流同步電動機的一員,永磁同步電機由于具有結構簡單、功率因數高、轉矩慣量比大的優(yōu)點在調速領域占有重要地位,隨著對高精度調速需求的日益增長,永磁同步電機的應用前景越來越好,同時對高性能調速算法的需求也越來越高。直接轉矩控制是繼矢量控制之后出現的另一高性能閉環(huán)調速策略,通過對電磁轉矩以及定子磁鏈的控制實現電機調速,強調對電磁轉矩的直接控制,具有響應迅速,魯棒性強等優(yōu)點。傳統(tǒng)的直接轉矩控制使用滯環(huán)比較器對轉矩進行控制,存在轉矩脈動大、逆變器開關頻率不恒定的缺點。基于空間矢量調制的直接轉矩控制雖然解決了開關頻率的問題,然而控制性能往往受限于PID調節(jié)器參數。為實現定子磁鏈和電磁轉矩的準確估計,本文基于電機實驗平臺的結構和特點,考慮三種條件下的觀測性能：定子電壓選擇來源不同、有初始磁鏈估計誤差以及定子電阻發(fā)生變化。對三種觀測模型下的觀測性能進行了理論分析和仿真驗證,最終選擇了合適的模型設計定子磁鏈和轉矩觀測器。為提高電機的調速精度,降低轉矩脈動,本文基于定子磁場同步旋轉坐標系下的數學模型,借鑒自抗擾技術的思想,設計了參考電壓控制律,并利用空間矢量調制技術調制參考電壓驅動逆變器為電機供電,最終得到基于自抗擾策略的直接轉矩控制方案,并對控制方案的可行性進行了仿真對比分析。最后,本文利用電機的空載啟動實驗、帶負載啟動實驗以及期望轉速突變實驗對控制方案的調速性能進行了對比分析,并進行了算法復雜度的計算,驗證了本文調速方案的可行性。
【關鍵詞】：永磁同步電機 直接轉矩控制 定子磁鏈觀測 自抗擾控制 空間矢量調制
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM341;TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-18
• 1.1 課題研究背景及意義14-15
• 1.2 直接轉矩控制研究現狀15-16
• 1.3 本文組織結構16-18
• 第2章 直接轉矩控制基本原理18-30
• 2.1 永磁同步電機結構及數學模型18-22
• 2.1.1 永磁同步電機基本結構18-19
• 2.1.2 坐標變換19-20
• 2.1.3 永磁同步電機數學模型20-22
• 2.2 傳統(tǒng)直接轉矩控制22-25
• 2.2.1 三相電壓源逆變器22-23
• 2.2.2 轉矩和磁鏈的滯環(huán)控制23-24
• 2.2.3 傳統(tǒng)的直接轉矩控制系統(tǒng)24-25
• 2.3 基于SVM的直接轉矩控制系統(tǒng)25-29
• 2.3.1 空間矢量調制25-27
• 2.3.2 SVPWM實現27-28
• 2.3.3 基于SVM的直接轉矩控制系統(tǒng)28-29
• 2.4 本章小結29-30
• 第3章 定子磁鏈與電磁轉矩估計30-44
• 3.1 定子磁鏈估計方法30-34
• 3.1.1 基于電壓-電流模型的觀測30-31
• 3.1.2 基于電流-轉速模型的觀測31-32
• 3.1.3 基于電壓-轉速模型的觀測32-34
• 3.2 觀測器性能分析34-37
• 3.2.1 定子電壓選擇對觀測性能的影響34
• 3.2.2 磁鏈初值估計對觀測性能的影響34-36
• 3.2.3 定子電阻變化對觀測性能的影響36-37
• 3.3 仿真分析37-42
• 3.3.1 仿真和實驗條件37
• 3.3.2 定子電壓來源不同時的仿真對比37-39
• 3.3.3 存在磁鏈初始估計誤差時的仿真對比39-41
• 3.3.4 定子電阻變化時的仿真對比41-42
• 3.4 本章小結42-44
• 第4章 基于自抗擾技術的直接轉矩控制方案44-60
• 4.1 自抗擾控制理論44-48
• 4.1.1 跟蹤微分器44-45
• 4.1.2 擴張狀態(tài)觀測器45-46
• 4.1.3 誤差反饋46-47
• 4.1.4 參數整定47-48
• 4.2 PMSM自抗擾控制器設計48-53
• 4.2.1 mt坐標系下的PMSM數學模型48-49
• 4.2.2 速度環(huán)控制器設計49-51
• 4.2.3 參考電壓控制律設計51-53
• 4.3 基于自抗擾技術的直接轉矩控制系統(tǒng)53-59
• 4.3.1 控制系統(tǒng)結構53-54
• 4.3.2 仿真分析54-59
• 4.4 本章小結59-60
• 第5章 基于DSP的直接轉矩控制系統(tǒng)實現60-70
• 5.1 DSP程序結構框架60-62
• 5.1.1 主程序流程60-61
• 5.1.2 中斷服務程序流程61-62
• 5.2 系統(tǒng)實現與結果分析62-69
• 5.2.1 電機實驗平臺結構62-63
• 5.2.2 電機啟動與空載實驗63-65
• 5.2.3 帶負載啟動實驗65-67
• 5.2.4 轉速突變實驗67-68
• 5.2.5 算法復雜度對比68-69
• 5.3 本章小結69-70
• 第6章 結束語70-72
• 6.1 本文的主要工作和貢獻70
• 6.2 工作展望70-71
• 6.3 工作心得和體會71-72
• 參考文獻72-76
• 致謝76-78
• 攻讀碩士學位期間的學術活動及研究成果78

【參考文獻】

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1 劉靜;晏永紅;蔡f，

本文編號：560708