永磁同步電機(jī)（PMSM）具有效率高、轉(zhuǎn)動慣量大、動態(tài)響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn),在大功率交流傳動領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢。而永磁同步電機(jī)是一個(gè)強(qiáng)耦合、復(fù)雜的非線性系統(tǒng),對其的高性能控制依賴于精確的轉(zhuǎn)子位置信息,然而依賴使用光電編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等機(jī)械式傳感器來獲得轉(zhuǎn)子位置及轉(zhuǎn)速,使得電機(jī)系統(tǒng)體積大,成本高,抗干擾能力下降,近年來電機(jī)的無位置傳感器控制成為研究熱點(diǎn)。本文基于模型參考自適應(yīng)（MRAS）的轉(zhuǎn)速辨識方法。為了讓其能夠工作在較低速情況下獲得更寬的調(diào)速范圍,本文針對傳統(tǒng)電壓模型在電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)因純積分器的誤差累積及零點(diǎn)漂移的缺陷,基于定子磁鏈與反電勢正交的補(bǔ)償算法,設(shè)計(jì)出一種新型積分器。對比采用一階低通濾波器、幅值限定積分器等方法去替代純積分器,本文設(shè)計(jì)的積分器具有自適應(yīng)性,能對定子磁鏈進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償,并將補(bǔ)償量自動調(diào)整到最優(yōu),提高了系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性,從本質(zhì)上消除了純積分環(huán)節(jié)帶來的問題。本文在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于該新型積分器的改進(jìn)型電壓模型,構(gòu)建基于新電壓模型的定子磁鏈觀測器,并結(jié)合簡化的可調(diào)模型搭建了MRAS模型,使得該改進(jìn)的MRAS算法能夠在較低速場合也能有良好的測速性能,使其獲得較傳統(tǒng)算法更為... 

【文章來源】：冶金自動化研究設(shè)計(jì)院北京市

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

永磁同步電機(jī)坐標(biāo)軸系（1）Clarke變換：三相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到兩相靜止坐標(biāo)系

永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制原理13圖2-3PMSM矢量控制結(jié)構(gòu)如上圖，矢量系統(tǒng)為轉(zhuǎn)速外環(huán)和定子電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)。由電機(jī)端測量得到的定子三相電流iabc和傳感器獲得的轉(zhuǎn)子角位置θ經(jīng)過坐標(biāo)變換得到id、iq測量值，轉(zhuǎn)速給定值ω*與測量值ω差值通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩電流給定值iq*，給定id*=0與iq*分別與坐標(biāo)變換得到的id、iq比較，通過電流調(diào)節(jié)器得到電壓信號u*，通過SVPWM模塊產(chǎn)生逆變器的開關(guān)信號，控制電機(jī)的運(yùn)行。2.2基于新型積分器的定子磁鏈觀測器設(shè)計(jì)本文對于磁場定向控制的永磁同步電機(jī)所設(shè)計(jì)的無位置傳感器算法，其電機(jī)的轉(zhuǎn)子角的計(jì)算依賴于磁鏈信息，因此磁鏈觀測器的設(shè)計(jì)十分重要，而傳統(tǒng)的磁鏈觀測器含有的純積分器在低速時(shí)性能不佳，即存在積分初值問題和直流偏置，現(xiàn)在較多采用低通濾波器去替代純積分器，這樣雖然能夠有效減少觀測磁鏈中的直流成分，但是同時(shí)會引起磁鏈的幅值衰減和相位偏移[33]；為此人們把純積分器替換為一階帶限幅的低通濾波器，由此直流成分得到充分抑制，又可以抑制幅值衰減，然而限幅帶來的相位偏差卻無法有效解決[34]；隨后，人們又設(shè)計(jì)了帶反饋的幅值限定的積分器，這種方法消除了磁鏈的直流成分，同時(shí)由于反饋環(huán)節(jié)的存在，該積分器能夠?qū)Ψ岛拖辔徽`差進(jìn)行補(bǔ)償，但是該方法不適合電機(jī)磁鏈隨時(shí)變化的場合，應(yīng)用領(lǐng)域十分有限。

冶金自動化研究設(shè)計(jì)院碩士學(xué)位論文16避免一階低通濾波器帶來的幅值和相位誤差，同時(shí)能夠跟蹤定子磁鏈通過反饋補(bǔ)償量調(diào)節(jié)磁鏈變化引起的誤差。2.2.2基于新型積分器的電機(jī)定子磁鏈觀測器根據(jù)式2-12所得到的新型積分器所設(shè)計(jì)的定子磁鏈觀測器如下圖2-4所示：圖2-4新型定子磁鏈觀測器原理框圖圖中///euRi=為反電勢，22=+為定子磁鏈幅值，這里把磁鏈補(bǔ)償值轉(zhuǎn)換到極坐標(biāo)系下，把磁鏈的幅值和相角分開考慮，保持相角不變，只需要調(diào)整幅值，允許磁鏈幅值變化沒有限定。因此當(dāng)反電勢矢量e和定子磁鏈?zhǔn)噶喀讑A角大于90°時(shí)，導(dǎo)致反饋的變量過大，此時(shí)通過PI調(diào)節(jié)器輸出負(fù)的值使磁鏈幅值減��；當(dāng)兩者的夾角小于90°時(shí)，即反饋過小，此時(shí)PI調(diào)節(jié)器輸出正的值使磁鏈幅值增大�？傊�，該觀測器可以根據(jù)正交性誤差自動調(diào)節(jié)定子磁鏈，解決積分器的傳統(tǒng)問題。2.3基于新型磁鏈觀測器的改進(jìn)型模型參考自適應(yīng)控制近年來，隨著永磁同步電機(jī)控制的廣泛應(yīng)用，其轉(zhuǎn)速的檢測越來越依賴高性能的控制策略，傳統(tǒng)的帶速度傳感器的電機(jī)控制方案，由于傳感器的安裝會導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)成本高，環(huán)境適應(yīng)性差，魯棒性不高，會導(dǎo)致速度檢測誤差較大，所以現(xiàn)在無位置傳感器控制越來越成為研究的熱點(diǎn)。目前，應(yīng)用廣泛的方法有反


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