本文選題：永磁同步電機(jī) + 矢量控制��； 參考：《西安科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：永磁同步電機(jī)由于具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、運(yùn)行可靠、精度高、適應(yīng)性強(qiáng)、快速響應(yīng)、性能好等諸多優(yōu)點(diǎn),在交流調(diào)速系統(tǒng)中發(fā)揮了非常重要的作用,在民用、軍事工業(yè)和航空航天等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。在傳統(tǒng)的電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中,電機(jī)轉(zhuǎn)子速度及位置的測量是通過機(jī)械傳感器得到,其通常安裝在轉(zhuǎn)子上,這樣電機(jī)的花費(fèi)會增加,同時也使運(yùn)行可靠性降低。為了克服機(jī)械傳感器帶來的劣勢無傳感器控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。本文主要以表貼式永磁同步電機(jī)為研究對象,以基于滑模觀測器的永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制算法為研究重點(diǎn),對轉(zhuǎn)子位置和速度的估算方法進(jìn)行了研究和改進(jìn)。首先,建立不同坐標(biāo)系,并對在不同坐標(biāo)系下的永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析。對矢量控制的基本原理和幾種常用的矢量控制策略進(jìn)行了研究,基于不同控制策略的優(yōu)點(diǎn)選擇了采用以定子電流最優(yōu)理論的矢量控制方法。建立了速度、電流雙閉環(huán)控制框圖,并在此基礎(chǔ)上,分析了空間電壓矢量脈寬調(diào)制技術(shù)。其次,探討了滑模變結(jié)構(gòu)控制及傳統(tǒng)滑模觀測器的原理,針對傳統(tǒng)觀測器存在的抖振、速度估算不精確與相位延遲等問題進(jìn)行分析,對傳統(tǒng)滑模觀測器進(jìn)行改進(jìn)研究。改進(jìn)的滑模觀測器采用連續(xù)函數(shù)代替開關(guān)函數(shù)來削弱抖振,采用跟隨速度變化的變截止頻率濾波器得到良好的濾波效果,并且轉(zhuǎn)子位置補(bǔ)償時,降低計算量。改進(jìn)的方法用鎖相環(huán)來估算轉(zhuǎn)子位置和速度,使估算精度得到提高,有效地改善觀測效果。最后,為了驗證改進(jìn)方法的正確性和可行性,在MATLAB仿真軟件中,建立了電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真模型,對傳統(tǒng)觀測器的算法模型進(jìn)行仿真分析及對改進(jìn)觀測器的算法模型進(jìn)行仿真分析,將這兩種仿真結(jié)果進(jìn)行比較,改進(jìn)的滑模觀測器具有較高的精確度和較強(qiáng)的魯棒性得到驗證,從而證明了它的有效性與良好的性能。搭建了硬件平臺,對系統(tǒng)硬件及軟件流程進(jìn)行設(shè)計,對系統(tǒng)硬件模塊做了測試,完成了第一部分實(shí)驗矢量控制,為后續(xù)進(jìn)行無位置傳感器實(shí)驗做好實(shí)驗平臺。
[Abstract]:Permanent magnet synchronous motor (PMSM) has many advantages, such as simple structure, small size, reliable operation, high precision, strong adaptability, fast response, good performance and so on, so it plays a very important role in AC speed regulation system and plays a very important role in civil use. Military industry, aerospace and other fields have been widely used. In the traditional motor vector control system, the speed and position of the motor rotor are measured by mechanical sensors, which are usually installed on the rotor, so the cost of the motor will be increased, and the reliability of the motor will be reduced at the same time. In order to overcome the disadvantage of mechanical sensors, sensorless control technology emerged as the times require. This paper focuses on the sensorless control algorithm of permanent magnet synchronous motor (PMSM) based on sliding mode observer and researches and improves the estimation method of rotor position and speed. Firstly, different coordinate systems are established, and the mathematical models of PMSM in different coordinate systems are analyzed. The basic principle of vector control and several commonly used vector control strategies are studied. Based on the advantages of different control strategies, a vector control method based on the stator current optimal theory is selected. The double closed loop control block diagram of speed and current is established, and the space voltage vector pulse width modulation technology is analyzed. Secondly, the principle of sliding mode variable structure control and traditional sliding mode observer is discussed. The problems of buffeting, inaccuracy of velocity estimation and phase delay of traditional observer are analyzed, and the improvement of traditional sliding mode observer is studied. The modified sliding mode observer uses continuous function instead of switching function to weaken buffeting, adopts variable cut-off frequency filter with variable speed to obtain good filtering effect, and reduces the computational complexity when rotor position compensation. The improved method uses phase-locked loop to estimate rotor position and velocity, which improves the accuracy of the estimation and effectively improves the observation effect. Finally, in order to verify the correctness and feasibility of the improved method, the simulation model of motor vector control system is established in MATLAB simulation software. The algorithm model of the traditional observer and the algorithm model of the improved observer are simulated and analyzed. The two simulation results are compared. The improved sliding mode observer has higher accuracy and stronger robustness. It proves its effectiveness and good performance. The hardware platform is built, the system hardware and software flow are designed, the hardware module of the system is tested, the first part of the experiment vector control is completed, and the experimental platform for the subsequent sensorless experiment is done.
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM341

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2106238