【摘要】：近年來,由于控制技術(shù)和永磁材料制造工藝的快速發(fā)展,永磁同步電機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Motor,簡稱PMSM)因其結(jié)構(gòu)簡單、功率因數(shù)高、動態(tài)響應(yīng)快等特點(diǎn),在國防航空、醫(yī)療器械、機(jī)器人、汽車等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,因此PMSM伺服控制系統(tǒng)的研究具有重要實(shí)用價(jià)值和意義。PMSM伺服控制系統(tǒng)通常包括位置環(huán)、速度控制環(huán)和電流控制環(huán),其中電流控制環(huán)是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心環(huán),其控制性能直接決定系統(tǒng)的動態(tài)性能、靜態(tài)性能以及控制精度。針對電流控制環(huán)為PID調(diào)節(jié)方式的PMSM控制系統(tǒng),存在電流響應(yīng)速度慢、轉(zhuǎn)矩脈動大等缺點(diǎn),本文對無差拍電流預(yù)測控制算法進(jìn)行研究,并將該算法應(yīng)用于PMSM伺服控制系統(tǒng)的電流環(huán)控制中。論文具體研究內(nèi)容如下:本文首先介紹PMSM結(jié)構(gòu)和分類、坐標(biāo)變換理論以及PMSM矢量控制技術(shù),為PMSM伺服控制系統(tǒng)仿真奠定基礎(chǔ);分析PMSM數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)考慮采樣延遲的無差拍電流預(yù)測控制算法;在設(shè)計(jì)速度控制環(huán)為PI控制方式下,電流控制環(huán)控制方式分別為PI控制與無差拍電流預(yù)測控制兩種方式,進(jìn)行仿真對比分析,驗(yàn)證無差拍電流預(yù)測控制作為控制系統(tǒng)內(nèi)環(huán)具有優(yōu)良控制性能;然后考慮到無差拍電流預(yù)測控制算法是依據(jù)數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)出來的控制算法,其控制精度取決于模型控制器參數(shù)的精準(zhǔn)程度,控制器電機(jī)模型參數(shù)與電機(jī)實(shí)際參數(shù)不一致時(shí)會產(chǎn)生電流靜差。為消除電流靜差,提出一種基于擴(kuò)展卡爾曼濾波(Extend Kalman Filter,簡稱EKF)的PMSM參數(shù)估算方法,該方法通過保證控制器電機(jī)模型參數(shù)同步跟隨電機(jī)參數(shù)的估算值,最終消除電流靜差;最后對PMSM伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行軟件和硬件設(shè)計(jì);硬件部分主要設(shè)計(jì)了電源電路、三相橋驅(qū)動電路、電流采樣電路以及編碼器電路;軟件部分主要設(shè)計(jì)了主程序模塊、速度控制環(huán)模塊、電流控制環(huán)模塊以及矢量控制技術(shù)(Space Vector Pulse Width Modulation,簡稱SVPWM)模塊。綜上,無差拍電流預(yù)測控制的研究能夠提高PMSM伺服控制系統(tǒng)的靜態(tài)性能和電流環(huán)動態(tài)性能,解決傳統(tǒng)矢量控制輸出轉(zhuǎn)矩脈動大的難題;靜差消除方法研究模型參數(shù)誤差對控制系統(tǒng)電流靜差的影響,并從根源上解決該類電流靜差問題,進(jìn)一步改善基于無差拍電流預(yù)測控制的PMSM伺服系統(tǒng)的靜態(tài)性能。
【圖文】：

（ａ）表貼式邐（ｂ）內(nèi)置式＜．＞逡逑圖２－１邋ＰＭＳＭ轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)逡逑對于表貼式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，由于其結(jié)構(gòu)易于設(shè)計(jì)、低廉的制造成本和較小的轉(zhuǎn)動慣量等逡逑特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于功率恒定、調(diào)速范圍不寬的ＰＭＳＭ和ＢＬＤＭ中，表貼式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中逡逑的永磁體結(jié)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)最佳設(shè)計(jì)，并且電機(jī)的氣隙磁通密度波形近似為正弦波，，電機(jī)的逡逑運(yùn)行性能得到改善；內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子磁路不對稱，轉(zhuǎn)子會產(chǎn)生較大磁阻轉(zhuǎn)矩，并逡逑且電機(jī)功率密度變大，與表貼式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對比，電機(jī)的動態(tài)性能得到明顯改善，并且制逡逑造過程也相對簡單，然而漏磁系數(shù)以及工藝制造費(fèi)用明顯高于表貼式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。對于應(yīng)逡逑用表貼式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī)，由于永磁體附著在轉(zhuǎn)子鐵芯的表面上，并且永磁材料的相對逡逑磁導(dǎo)率幾乎等于１

２．２．１邋Ｃｌａｒｋ邋變換逡逑Ｃｌａｒｋ變換是將一些物理量從三相坐標(biāo)系變換到兩相靜止坐標(biāo)系上，坐標(biāo)系之間的逡逑關(guān)系，如圖２－２所不。逡逑廣逡逑圖２－２各坐標(biāo)系之間的關(guān)系逡逑－７－逡逑
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM341

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 王偉華;肖曦;丁有爽;;永磁同步電機(jī)改進(jìn)電流預(yù)測控制[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2013年03期

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1 原國強(qiáng);基于STM32的交流電機(jī)磁場定向控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];天津大學(xué);2016年

本文編號：2588464