本文關(guān)鍵詞：永磁同步風(fēng)力電機(jī)無位置傳感器控制技術(shù)研究

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【摘要】：隨著全球能源危機(jī)和環(huán)境問題日益嚴(yán)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(qū)永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、發(fā)電效率高效率高等優(yōu)點(diǎn),因此在大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中得到廣泛運(yùn)用與研究。對永磁同步電機(jī)進(jìn)行控制時(shí)需要得知轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)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(hù)和維修。因此,永磁同步電機(jī)的無位置傳感器控制已經(jīng)成為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中值得重點(diǎn)研究的問題之一。本文分別對轉(zhuǎn)速控制與濾波估計(jì)問題提出改進(jìn)算法,系統(tǒng)地研究了額定風(fēng)速以下永磁同步電機(jī)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(kuò)展卡爾曼濾波估計(jì)方法魯棒性不高的問題,提出一種基于H∞濾波算法的轉(zhuǎn)子速度估計(jì)方法。同時(shí)為了降低濾波計(jì)算量,對系統(tǒng)模型進(jìn)行降階處理,得到了僅需估計(jì)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置的降階濾波模型。仿真結(jié)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(qiáng)的魯棒性,能準(zhǔn)確估計(jì)出電機(jī)轉(zhuǎn)速。2.針對永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速跟蹤問題,基于最優(yōu)控制設(shè)計(jì)了非線性預(yù)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(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)會受到變化的負(fù)載轉(zhuǎn)矩影響,運(yùn)用H∞濾波器在估計(jì)出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的同時(shí)對負(fù)載轉(zhuǎn)矩進(jìn)行估計(jì)。將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與負(fù)載轉(zhuǎn)矩估計(jì)值代入到所設(shè)計(jì)控制器中,組成完整的無位置傳感器控制系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明,本文方法有效地克服了負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動的影響,能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速跟蹤。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機(jī) 無位置傳感器控制 風(fēng)力發(fā)電 轉(zhuǎn)速估計(jì) 矢量控制
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(jī)與新能源開發(fā)12
• 1.1.2 國內(nèi)外風(fēng)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(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵控制技術(shù)現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)15-16
• 1.2.2 最大風(fēng)能跟蹤控制16-17
• 1.2.3 功率控制技術(shù)17-18
• 1.2.4 空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)18-19
• 1.3 永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制現(xiàn)狀19-20
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)與主要內(nèi)容20-21
• 第二章 基于擴(kuò)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(jī)結(jié)構(gòu)分類21-22
• 2.2 永磁同步電機(jī)常用數(shù)學(xué)模型及坐標(biāo)變換22-24
• 2.3 永磁同步電機(jī)矢量控制原理24-26
• 2.4 基于擴(kuò)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(kuò)展卡爾曼濾波27-28
• 2.4.3 基于EKF的PMSM轉(zhuǎn)速估計(jì)28-29
• 2.5 仿真實(shí)驗(yàn)29-37
• 2.5.1 轉(zhuǎn)速跟蹤效果驗(yàn)證30-31
• 2.5.2 EKF轉(zhuǎn)速估計(jì)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(zhuǎn)速估計(jì)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(zhuǎn)速估計(jì)41-44
• 3.4 仿真與結(jié)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(zhuǎn)速估計(jì)性能驗(yàn)證47-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 無位置傳感器PMSM非線性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)53-65
• 4.1 引言53
• 4.2 基于非線性預(yù)測控制的PMSM轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)56-57
• 4.3 對負(fù)載轉(zhuǎn)矩的估計(jì)57-60
• 4.3.1 轉(zhuǎn)矩觀測器58-59
• 4.3.2 基于H∞ 濾波的負(fù)載轉(zhuǎn)矩估計(jì)方法59-60
• 4.4 仿真實(shí)驗(yàn)60-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 第五章 結(jié)論與展望65-67
• 5.1 本文工作總結(jié)65
• 5.2 未來工作展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 致謝71-72
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72

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