本文關(guān)鍵詞：基于滑模觀測器的永磁同步電機矢量控制研究

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【摘要】：由于具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高、運行可靠、維護方便等優(yōu)點,永磁同步電機現(xiàn)今被廣泛應(yīng)用于民用和工業(yè)傳動領(lǐng)域。在永磁同步電機控制系統(tǒng)中,為獲得準確的轉(zhuǎn)子位置與速度信息以實現(xiàn)電機高性能閉環(huán)控制,常常需要在轉(zhuǎn)子上安裝位置或速度傳感器實現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置與速度信號的采集。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的應(yīng)用推廣。因此,開展基于無傳感器的永磁同步電機控制技術(shù)研究十分必要。對比對各種無傳感器控制策略,本文采用滑模變結(jié)構(gòu)理論實現(xiàn)永磁同步電機轉(zhuǎn)子位置與速度的估算。 論文首先介紹了永磁同步電機的發(fā)展現(xiàn)狀,著重對現(xiàn)有無傳感器控制策略做了對比分析。隨后,分別在三種坐標系下建立了永磁電機的數(shù)學(xué)模型,研究了永磁電機矢量控制的基本原理,重點探討了空間電壓矢量脈寬調(diào)制實現(xiàn)過程。為實現(xiàn)系統(tǒng)高性能控制,本文采用id=0的永磁電機矢量控制策略。 其次,深入研究了滑模變結(jié)構(gòu)控制理論,探討了基于滑模觀測器的轉(zhuǎn)子位置與速度估算過程。分析了傳統(tǒng)觀測器存在的抖振、相位延遲與速度估算不夠精確等問題,針對這些問題進行了改進研究。采用飽和函數(shù)替代開關(guān)函數(shù)削弱抖振；通過兩相靜止坐標系下的反電勢數(shù)學(xué)模型構(gòu)建反電勢觀測器,以得到更為精確的反電勢值用于位置與轉(zhuǎn)速估算；針對滑模觀測系數(shù)與反電勢觀測系數(shù)的設(shè)置,使之與轉(zhuǎn)速相關(guān)聯(lián),以實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速變化的適應(yīng)性,提高觀測器估算性能；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)子位置補償,提高補償效果降低DSP計算量。在MATLAB環(huán)境下建立了永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)仿真模型,同時搭建傳統(tǒng)觀測器與改進觀測器的算法仿真模型,分別進行仿真分析,對比仿真結(jié)果證明了算法改進的有效性。 通過理論分析,采用模塊化思想編寫了基于滑模觀測器的永磁同步電機無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編寫了虛擬示波儀器用于對電機運行過程中關(guān)鍵波形的實時監(jiān)測。最后,在實驗室基于TMS320F2812控制芯片的交流調(diào)速實驗平臺上進行了永磁同步電機有位置傳感器與無傳感器矢量控制實驗,分別在恒定轉(zhuǎn)速,突增轉(zhuǎn)速,負載擾動的情況下對兩種算法進行了實驗研究。對比實驗結(jié)果表明,本文改進的滑模觀測算法,能有效地估算轉(zhuǎn)子位置與速度信息,用于無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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM341

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本文編號：1295551