【摘要】：由于結(jié)構(gòu)簡單、效率高、功率密度高等優(yōu)勢,永磁同步電機(Permanent magnet synchronous machine,PMSM)被廣泛應(yīng)用于電動汽車等工業(yè)領(lǐng)域。永磁同步電機具有強耦合、多變量、非線性等特點,加上電動汽車復(fù)雜的運行環(huán)境造成的參數(shù)變化等干擾,使其驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能受到影響,因此需要設(shè)計高可靠性與高性能的永磁同步電機驅(qū)動控制算法來解決這些問題。本文首先分析了永磁同步電機運行中面臨的各種擾動,如電機建模誤差與參數(shù)變化、逆變器誤差、外部干擾等。其次,本文分析了永磁同步電機模型和矢量控制系統(tǒng),研究了控制器參數(shù)的設(shè)計原則和電流解耦控制方法。然后,結(jié)合滑�？刂�(Sliding mode control,SMC)理論,本文設(shè)計了永磁同步電機滑模轉(zhuǎn)速抗干擾控制器,并分析了滑�？刂频亩墩駟栴},揭示了傳統(tǒng)滑模中趨近速度、抗擾動性能與抖振之間的矛盾。進(jìn)而本文提出從滑模面設(shè)計、優(yōu)化切換函數(shù)/趨近律等方面對控制器進(jìn)行了改進(jìn),推導(dǎo)出永磁同步電機轉(zhuǎn)速環(huán)二階模型,進(jìn)一步設(shè)計了永磁同步電機二階非奇異終端滑模和超螺旋轉(zhuǎn)速控制器,有效提高了電機控制驅(qū)動系統(tǒng)對外部干擾的魯棒性和動態(tài)響應(yīng)速度。然后,本研究將永磁同步電機狀態(tài)方程分為理想模型和不確定干擾兩部分進(jìn)行考慮,并把后者視作永磁電機的擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)并構(gòu)建干擾觀測器。進(jìn)而,研究將觀測出的干擾補償給滑模轉(zhuǎn)速控制器,使驅(qū)動系統(tǒng)的抗干擾能力得到了極大地增強,這樣滑�？刂破鞯那袚Q增益可以減小,因而降低了抖振問題。本文中設(shè)計的干擾觀測器包括:基于永磁同步電機運動方程的一階滑模干擾觀測器、基于二階轉(zhuǎn)速模型的高階滑模觀測器、基于的微分器的干擾觀測器、不確定干擾估計器等,經(jīng)過干擾觀測補償,傳統(tǒng)電流控制器的參數(shù)依賴性得到消除。針對惡劣環(huán)境下的永磁同步電機傳統(tǒng)滑模觀測器輸出的擴(kuò)展反電動勢精度低、噪聲大等缺點,本文提出采用新型高階滑模對擴(kuò)展反電動勢進(jìn)行觀測,并經(jīng)過具有良好濾波能力的陷波濾波器進(jìn)行濾波,這樣可以獲得良好的擴(kuò)展反電動勢。然后研究采用鎖相環(huán)方法準(zhǔn)確提取出永磁同步電機的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速。最后,本文分析了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器的缺點,包括一階積分器的直流偏移和飽和效應(yīng)、低通濾波器的幅值衰減和相位偏移等問題。進(jìn)而,本文提出具有自動濾波能力的二階廣義積分磁鏈觀測器和高階廣義積分磁鏈觀測器,克服了上述傳統(tǒng)方法的缺點。其中,高階廣義積分磁鏈觀測器對直流和諧波干擾都具有很強的抑制能力,可準(zhǔn)確觀測出轉(zhuǎn)子磁鏈,并實現(xiàn)寬調(diào)速范圍內(nèi)的永磁同步電機無位置傳感器控制。
【圖文】：

（a） （b）圖 2-2 永磁同步電機結(jié)構(gòu)圖 （a）表貼式和（b）內(nèi)置式究對象為表貼式永磁同步電機，，為了獲得更好的調(diào)速性過程中的電機模型變化復(fù)雜。一般采用簡化近似進(jìn)行分析中用到的坐標(biāo)系及相應(yīng)各個矢量的關(guān)系圖如圖 2-3 所，rψ 為轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈?zhǔn)噶�。aβdαqf r r 圖 2-3 永磁同步電機坐標(biāo)系及矢量圖常用的三種坐標(biāo)系建立永磁同步電機數(shù)學(xué)模型，為后續(xù)

PI轉(zhuǎn)速控制仿真結(jié)果
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM341

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2602694