本文關(guān)鍵詞：基于滑模觀(guān)測(cè)器的永磁同步電機(jī)矢量控制研究

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【摘要】：由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、效率高、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),永磁同步電機(jī)現(xiàn)今被廣泛應(yīng)用于民用和工業(yè)傳動(dòng)領(lǐng)域。在永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中,為獲得準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置與速度信息以實(shí)現(xiàn)電機(jī)高性能閉環(huán)控制,常常需要在轉(zhuǎn)子上安裝位置或速度傳感器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置與速度信號(hào)的采集。傳感器的安裝一方面增加了系統(tǒng)成本,另一方面提高了系統(tǒng)復(fù)雜度導(dǎo)致了系統(tǒng)可靠性的降低,在一定程度上限制了永磁同步電機(jī)的應(yīng)用推廣。因此,開(kāi)展基于無(wú)傳感器的永磁同步電機(jī)控制技術(shù)研究十分必要。對(duì)比對(duì)各種無(wú)傳感器控制策略,本文采用滑模變結(jié)構(gòu)理論實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與速度的估算。 論文首先介紹了永磁同步電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀,著重對(duì)現(xiàn)有無(wú)傳感器控制策略做了對(duì)比分析。隨后,分別在三種坐標(biāo)系下建立了永磁電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,研究了永磁電機(jī)矢量控制的基本原理,重點(diǎn)探討了空間電壓矢量脈寬調(diào)制實(shí)現(xiàn)過(guò)程。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高性能控制,本文采用id=0的永磁電機(jī)矢量控制策略。 其次,深入研究了滑模變結(jié)構(gòu)控制理論,探討了基于滑模觀(guān)測(cè)器的轉(zhuǎn)子位置與速度估算過(guò)程。分析了傳統(tǒng)觀(guān)測(cè)器存在的抖振、相位延遲與速度估算不夠精確等問(wèn)題,針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)研究。采用飽和函數(shù)替代開(kāi)關(guān)函數(shù)削弱抖振；通過(guò)兩相靜止坐標(biāo)系下的反電勢(shì)數(shù)學(xué)模型構(gòu)建反電勢(shì)觀(guān)測(cè)器,以得到更為精確的反電勢(shì)值用于位置與轉(zhuǎn)速估算；針對(duì)滑模觀(guān)測(cè)系數(shù)與反電勢(shì)觀(guān)測(cè)系數(shù)的設(shè)置,使之與轉(zhuǎn)速相關(guān)聯(lián),以實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速變化的適應(yīng)性,提高觀(guān)測(cè)器估算性能；采用跟隨轉(zhuǎn)速變化的低通濾波截止頻率,應(yīng)用于低通濾波器,得到良好的濾波效果,應(yīng)用于轉(zhuǎn)子位置補(bǔ)償,提高補(bǔ)償效果降低DSP計(jì)算量。在MATLAB環(huán)境下建立了永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真模型,同時(shí)搭建傳統(tǒng)觀(guān)測(cè)器與改進(jìn)觀(guān)測(cè)器的算法仿真模型,分別進(jìn)行仿真分析,對(duì)比仿真結(jié)果證明了算法改進(jìn)的有效性。 通過(guò)理論分析,采用模塊化思想編寫(xiě)了基于滑模觀(guān)測(cè)器的永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器矢量控制算法程序。為降低系統(tǒng)成本提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,采用LabVIEW8.6編寫(xiě)了虛擬示波儀器用于對(duì)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中關(guān)鍵波形的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。最后,在實(shí)驗(yàn)室基于TMS320F2812控制芯片的交流調(diào)速實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了永磁同步電機(jī)有位置傳感器與無(wú)傳感器矢量控制實(shí)驗(yàn),分別在恒定轉(zhuǎn)速,突增轉(zhuǎn)速,負(fù)載擾動(dòng)的情況下對(duì)兩種算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文改進(jìn)的滑模觀(guān)測(cè)算法,能有效地估算轉(zhuǎn)子位置與速度信息,用于無(wú)傳感器控制具有正確性與可靠性。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TM341

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1295551