發(fā)布時(shí)間：2018-03-08 05:02

  本文選題：永磁同步電機(jī)　切入點(diǎn)：速度預(yù)估　出處：《天津大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：永磁同步電機(jī)(PMSM)具有結(jié)構(gòu)簡單、功率因數(shù)高、轉(zhuǎn)矩電流比大等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)場所得到了廣泛應(yīng)用。在永磁同步電機(jī)系統(tǒng)矢量控制過程中,轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信號是必不可少的反饋量,這些信息可以通過光電編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器及位置速度觀測算法得到。其中,絕對式編碼器能夠直接讀取電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置,適合應(yīng)用于永磁同步電機(jī)系統(tǒng)中。此外,在永磁同步電機(jī)系統(tǒng)控制過程中,測量轉(zhuǎn)速作為反饋信號用于跟蹤給定轉(zhuǎn)速,因此,測量轉(zhuǎn)速的質(zhì)量必然會影響電機(jī)的運(yùn)行性能。為此,本文主要圍繞測量轉(zhuǎn)速對電機(jī)運(yùn)行性能的影響以及電機(jī)控制相關(guān)問題展開了一系列研究。首先本文詳細(xì)地分析了絕對式編碼器的測量機(jī)理,對傳統(tǒng)測速方法的測速誤差與時(shí)間延時(shí)進(jìn)行了分析。其次,從理論角度分析了測速精度和時(shí)間延時(shí)對電機(jī)運(yùn)行性能的影響。為解決傳統(tǒng)測速方法所存在的測量精度低和延時(shí)時(shí)間長以及改善傳統(tǒng)卡爾曼觀測器的動態(tài)性能差的問題,本文提出了一種測量噪聲自適應(yīng)卡爾曼觀測器,該觀測器主要根據(jù)彌補(bǔ)絕對式編碼器的測量誤差和提高算法的動態(tài)跟蹤性的思想所設(shè)計(jì)的。根據(jù)永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型設(shè)定觀測器的參數(shù)值,使得該觀測器可以用于觀測電機(jī)轉(zhuǎn)子位置、轉(zhuǎn)速與負(fù)載轉(zhuǎn)矩。在電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)突變的情況下,本文提出的觀測器實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前的測量噪聲,并對增益矩陣進(jìn)行更新,以確保算法的準(zhǔn)確性與及時(shí)性。此外,將卡爾曼觀測器觀測的信號作為永磁同步電機(jī)矢量系統(tǒng)中的速度反饋信號和負(fù)載補(bǔ)償信號,構(gòu)建永磁同步電機(jī)前饋-反饋控制系統(tǒng),提高了電機(jī)系統(tǒng)的抗擾性能和轉(zhuǎn)速跟蹤性能。本文搭建永磁同步電機(jī)系統(tǒng)控制平臺,并在該實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行了自適應(yīng)卡爾曼觀測器的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明測速方法中的測量精度與時(shí)間延時(shí)會影響電機(jī)的運(yùn)行性能;本文所設(shè)計(jì)的自適應(yīng)卡爾曼觀測器能夠準(zhǔn)確及時(shí)地觀測電機(jī)轉(zhuǎn)子位置、轉(zhuǎn)速及負(fù)載轉(zhuǎn)矩,將所觀測的轉(zhuǎn)速和負(fù)載轉(zhuǎn)矩用于前饋-反饋控制中,可以提高永磁同步電機(jī)系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能。
[Abstract]:PMSM (permanent Magnet synchronous Motor) has been widely used in industry because of its simple structure, high power factor and high torque / current ratio. Rotor position and speed signals are essential feedback, which can be obtained by photoelectric encoders, rotary transformers and position and velocity observation algorithms, in which absolute encoders can directly read the rotor position of the motor. It is suitable for application in permanent magnet synchronous motor system. In addition, in the control process of permanent magnet synchronous motor system, the measuring speed is used as a feedback signal to track a given speed, so, The quality of measuring rotational speed will inevitably affect the performance of the motor. In this paper, a series of researches are carried out on the effect of measuring rotational speed on motor performance and motor control. Firstly, the measurement mechanism of absolute encoder is analyzed in detail. The error and time delay of traditional velocimetry methods are analyzed. Secondly, In order to solve the problems of low measurement precision and long delay time and improve the dynamic performance of traditional Kalman observer, the influence of speed measurement accuracy and time delay on motor performance is analyzed theoretically. In this paper, an adaptive Kalman observer for measuring noise is proposed. The observer is mainly designed according to the idea of compensating the measurement error of absolute encoder and improving the dynamic tracking performance of the algorithm. The parameters of the observer are set according to the mathematical model of permanent magnet synchronous motor (PMSM). The observer can be used to observe the rotor position, speed and load torque of the motor. In the case of the sudden change of the motor running state, the proposed observer can calculate the current measurement noise in real time and update the gain matrix. In order to ensure the accuracy and timeliness of the algorithm, the signal observed by the Kalman observer is regarded as the speed feedback signal and the load compensation signal in the PMSM vector system, and the feedforward and feedback control system of PMSM is constructed. The disturbance rejection performance and speed tracking performance of the motor system are improved. In this paper, a permanent magnet synchronous motor system control platform is built. The experimental results show that the measuring accuracy and time delay of the speed measurement method will affect the performance of the motor. The adaptive Kalman observer designed in this paper can accurately and timely observe the rotor position, speed and load torque of the motor. The observed speed and load torque can be used in feedforward feedback control to improve the movement of PMSM system. Static performance.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM341

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1582480