本文關鍵詞：永磁同步風力電機無位置傳感器控制技術研究

  更多相關文章： 永磁同步電機 無位置傳感器控制 風力發(fā)電 轉速估計 矢量控制

【摘要】：隨著全球能源危機和環(huán)境問題日益嚴重,世界各國越來越重視新型能源的開發(fā)與利用。由于直驅永磁同步電機具有結構簡單、運行可靠、發(fā)電效率高效率高等優(yōu)點,因此在大型風力發(fā)電系統(tǒng)中得到廣泛運用與研究。對永磁同步電機進行控制時需要得知轉子轉速與位置信息,然而位置傳感器的使用不僅增加了系統(tǒng)成本,而且不利于檢護和維修。因此,永磁同步電機的無位置傳感器控制已經(jīng)成為風力發(fā)電系統(tǒng)中值得重點研究的問題之一。本文分別對轉速控制與濾波估計問題提出改進算法,系統(tǒng)地研究了額定風速以下永磁同步電機無位置傳感器控制系統(tǒng),主要工作和創(chuàng)新性成果包括:1.針對擴展卡爾曼濾波估計方法魯棒性不高的問題,提出一種基于H∞濾波算法的轉子速度估計方法。同時為了降低濾波計算量,對系統(tǒng)模型進行降階處理,得到了僅需估計轉速和轉子位置的降階濾波模型。仿真結果表明本文提出降階H∞方法對非高斯噪聲以及參數(shù)不確定性具有較強的魯棒性,能準確估計出電機轉速。2.針對永磁同步電機轉速跟蹤問題,基于最優(yōu)控制設計了非線性預測控制器,提高了對非線性系統(tǒng)的控制效果。并考慮到電機實際運行時會受到變化的負載轉矩影響,運用H∞濾波器在估計出轉子轉速的同時對負載轉矩進行估計。將轉子轉速與負載轉矩估計值代入到所設計控制器中,組成完整的無位置傳感器控制系統(tǒng)。仿真結果表明,本文方法有效地克服了負載轉矩擾動的影響,能準確實現(xiàn)轉速跟蹤。
【關鍵詞】：永磁同步電機 無位置傳感器控制 風力發(fā)電 轉速估計 矢量控制
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注釋表10-11
• 縮略詞11-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 課題背景和意義12-15
• 1.1.1 能源危機與新能源開發(fā)12
• 1.1.2 國內外風電發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.1.3 課題研究意義14-15
• 1.2 永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)結構及關鍵控制技術現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 風力發(fā)電系統(tǒng)結構15-16
• 1.2.2 最大風能跟蹤控制16-17
• 1.2.3 功率控制技術17-18
• 1.2.4 空間矢量脈寬調制技術18-19
• 1.3 永磁同步電機無位置傳感器控制現(xiàn)狀19-20
• 1.4 本文結構與主要內容20-21
• 第二章 基于擴展卡爾曼濾波的PMSM無位置傳感器控制21-38
• 2.1 永磁同步電機結構分類21-22
• 2.2 永磁同步電機常用數(shù)學模型及坐標變換22-24
• 2.3 永磁同步電機矢量控制原理24-26
• 2.4 基于擴展卡爾曼濾波的PMSM無位置傳感器控制26-29
• 2.4.1 線性卡爾曼濾波26-27
• 2.4.2 擴展卡爾曼濾波27-28
• 2.4.3 基于EKF的PMSM轉速估計28-29
• 2.5 仿真實驗29-37
• 2.5.1 轉速跟蹤效果驗證30-31
• 2.5.2 EKF轉速估計性能31-37
• 2.6 本章小節(jié)37-38
• 第三章 基于降階H∞ 濾波的PMSM轉速估計38-53
• 3.1 引言38-39
• 3.2 離散H∞ 濾波39-41
• 3.3 基于降階H∞ 濾波的SPMSM轉速估計41-44
• 3.4 仿真與結果分析44-52
• 3.4.1 H∞ 濾波器參數(shù)整定45-47
• 3.4.2 降階H∞ 濾波器轉速估計性能驗證47-52
• 3.5 本章小結52-53
• 第四章 無位置傳感器PMSM非線性控制系統(tǒng)設計53-65
• 4.1 引言53
• 4.2 基于非線性預測控制的PMSM轉速跟蹤53-57
• 4.2.1 控制問題描述53-54
• 4.2.2 系統(tǒng)輸出相對階54-56
• 4.2.3 控制器設計56-57
• 4.3 對負載轉矩的估計57-60
• 4.3.1 轉矩觀測器58-59
• 4.3.2 基于H∞ 濾波的負載轉矩估計方法59-60
• 4.4 仿真實驗60-64
• 4.5 本章小結64-65
• 第五章 結論與展望65-67
• 5.1 本文工作總結65
• 5.2 未來工作展望65-67
• 參考文獻67-71
• 致謝71-72
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文72

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