近幾年,永磁同步電機(PMSM)因為其具有結(jié)構簡單、占用空間小、功率密度高、動態(tài)性能好、安全可靠維護簡單等諸多優(yōu)點,廣泛應用于伺服控制、航空航天、船舶動力、電動汽車和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等諸多領域,受到各國科研人員的普遍重視。電機的速度與位置是控制電機的核心問題,傳統(tǒng)的速度/位置傳感器存在會使系統(tǒng)增加成本、運行維護困難、在惡劣的環(huán)境下不適用等因素。因此,針對上述問題,本文研究的重點為PMSM無位置傳感控制。首先,本文采用id=0的磁場定向矢量控制作為永磁同步電機驅(qū)動的基礎。針對傳統(tǒng)的PI速度控制器魯棒性較差、容易受到外部擾動的影響,導致不能獲得滿意的調(diào)速與轉(zhuǎn)子定位效果�；Ｋ俣瓤刂破�(SMC)作為一類特殊的非線性控制策略,由于其控制器設計簡單,響應速度快、對參數(shù)變化以及外部擾動具有較強魯棒性而被廣泛應用。本文針對傳統(tǒng)PI速度控制器的速度超調(diào)及滑模控制會出現(xiàn)的抖振情況,設計了一種改進的基于指數(shù)趨近律的滑�？刂破鳌Ｆ浯�,針對傳統(tǒng)擴展卡爾曼濾波(EKF)估計永磁同步電機(PMSM)速度、位置存在模型不精確,噪聲不確定時估計精度不高、實時性差,且有可能導致濾波發(fā)散的問題,采用一種基于Sage-Husa的自適應漸消擴展卡爾曼濾波(AFEKF)算法。該算法在EKF的基礎上結(jié)合自適應漸消因子與Sage-Husa自適應濾波的優(yōu)點,可以有效降低模型誤差、提高濾波精度。研究結(jié)果表明:SMC和AFEKF性能均優(yōu)于PI和EKF,其中在啟動時能較快的到達預定速度,且無超調(diào)現(xiàn)象,迅速達到穩(wěn)定狀態(tài);在加載后最大偏差比傳統(tǒng)EKF算法減小了 1.77%,且穩(wěn)定狀態(tài)下轉(zhuǎn)速誤差下降了 0.371%,穩(wěn)態(tài)位置誤差減小了 0.45%。故基于SMC的AFEKF算法可以達到對歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)的遺忘,又能應對PMSM運行過程中參數(shù)變化、環(huán)境噪聲的影響,對電機速度、位置估計更精確。
【學位單位】：河南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM341
【部分圖文】：

圖 1-1 PMSM 無位置傳感分類Fig.1-1 The without-position sensing classification of PMSM下面介紹幾種實際工程中常用的無傳感算法：（1）直接估算法[41-43]這種估算方法的出發(fā)點是電機的數(shù)學方程，是最先提出的無傳感算法，其中包括反電勢法和磁鏈估計法，通過檢測定子電壓和電流，通過直接計算得到速度和位置信息。直接計算法是一種開環(huán)估計，沒有反饋環(huán)節(jié)，是諸多無傳感算法中最簡單直接的方法，但是無論是哪種直接計算法，都依賴于準確的電機參數(shù)。當電機運行時，其參數(shù)總是不斷變化的，電阻會受到溫度的影響，電感會受到磁飽和的影響，這些因素都會使電機模型變得不精確，必須要引入?yún)?shù)的在線辨識法相結(jié)合，但這又無形增加了系統(tǒng)的復雜程度。（2）模型參考自適應法[44-45]該方法是一種對參數(shù)進行估算的方法，也是一種較為常見的無傳感算法。主要包含三個組成部分：參考模型、可調(diào)模型以及自適應算法。其中將含有待估計

2 PMSM 數(shù)學模型及矢量控制的原理2.1 PMSM 的結(jié)構PMSM 與電勵磁三相同步電機相比，結(jié)構上存在諸多的簡化。根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子不同的位置可以得到不同種類的電機：面貼式、插入式和內(nèi)埋式。面貼式PMSM 的永磁體一般安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯表面，從圖 2-1a 可以看出其相鄰永磁材料之間為空氣，磁導率與永磁體磁導率非常接近，磁路是對稱的，從電磁角度分類，該類電機屬于隱極式電機，具有最優(yōu)設計磁極、成本低等特點；而插入式的永磁體則是嵌在轉(zhuǎn)子表面，其結(jié)構如圖 2-1b 所示，其轉(zhuǎn)子永磁材料的磁導率遠小于永磁體，因此磁路不對稱，按電磁角度分類屬于凸極式 PMSM。內(nèi)埋式 PMSM 如圖2-1c 所示，其永磁材料位于轉(zhuǎn)子內(nèi)部，同樣由于鐵磁材料造成的磁路不對稱，所以該類電機也屬于凸極式 PMSM，具有良好的動、靜態(tài)性能，但漏磁系數(shù)較大，制作成本高。本文研究的電機為隱極面貼式電機。

河南理工大學碩士學位論文步電機來說，在約束條件有功功率不變和磁勢不需要將三相 PMSM 的電磁關系由三相直角坐標系兩相靜止坐標系α-β的α軸與定子 A 相繞組重 90°電角度得到β軸；定義兩相旋轉(zhuǎn)坐標系 d-q 的，沿轉(zhuǎn)速方向逆時針旋轉(zhuǎn) 90°電角度得到 q 軸，義為轉(zhuǎn)子的位置角度，該旋轉(zhuǎn)坐標系跟隨電角圖所示[62]：
【參考文獻】

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本文編號：2889707