本文關(guān)鍵詞：基于滑模觀測器的PMSM無位置傳感器控制研究

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【摘要】：永磁同步電機(jī)(Permanent magnet synchronous motor)憑借高性價(jià)比,高精度,高功率因數(shù)的優(yōu)點(diǎn),在高性能要求的伺服傳動系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。為了實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制,傳統(tǒng)的永磁同步電機(jī)采用編碼器,旋轉(zhuǎn)變壓器等機(jī)械傳感器來獲取電機(jī)轉(zhuǎn)速和位置信息,不僅增大了電機(jī)整體體積和重量,而且有損系統(tǒng)的實(shí)用性和穩(wěn)定性,同時(shí)限制了其在某些惡劣場合的應(yīng)用。為了克服機(jī)械傳感器帶來的劣勢,無位置傳感器控制應(yīng)運(yùn)而生。在眾多無位置傳感器控制算法中,本文以基于滑模觀測器的PMSM無位置傳感器控制算法為研究重點(diǎn),對PMSM運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子位置/轉(zhuǎn)速的估計(jì)方法做了深入研究和分析。本文研究的主要內(nèi)容如下：首先本文介紹了PMSM無位置傳感器控制的背景意義,PMSM控制策略,以及無位置傳感器控制方法的國內(nèi)外現(xiàn)狀,通過對各種無位置傳感器控制算法的分析,提出的本文所采用的無位置傳感器控制算法。其次介紹了電機(jī)基本結(jié)構(gòu),和坐標(biāo)變換原理,隨后給出了在不同坐標(biāo)系下的電機(jī)數(shù)學(xué)模型,最后介紹了電機(jī)矢量控制策略以及空間矢量調(diào)制方法,通過對矢量控制方法的比較,本文選擇id=0的矢量控制策略。然后本文在分析滑模變結(jié)構(gòu)原理的基礎(chǔ)上,通過電機(jī)模型構(gòu)建滑模電流觀測器,間接獲取電機(jī)轉(zhuǎn)速和位置。但是由于滑模觀測器的開關(guān)特性,空間滯后,時(shí)間延遲等原因,造成了高頻抖振的產(chǎn)生。本文中采用飽和函數(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的開關(guān)函數(shù),和采用變截止頻率的低通濾波器,減少了反電勢中的高頻抖振,同時(shí)采用鎖相環(huán)估算轉(zhuǎn)子位置,提高了轉(zhuǎn)子位置的估算精度。最后為了進(jìn)一步提高滑模觀測器的整體估算性能,減少逆變器死區(qū)時(shí)間影響,提出了逆變器死區(qū)補(bǔ)償。因此,本文中的滑模觀測器不僅具有魯棒性強(qiáng),而且具有響應(yīng)速度快,轉(zhuǎn)子位置估算誤差小等優(yōu)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上,利用Matlab的Simulink搭建模型,對傳統(tǒng)滑模觀測器和改進(jìn)的滑模觀測器的仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析,證實(shí)了本文中改進(jìn)滑模觀測器的可行性。最后搭建系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺,設(shè)計(jì)軟件流程,編寫相關(guān)代碼,對本文中的算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證改進(jìn)的滑模觀測器的有效性和正確性。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM341

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