本文關(guān)鍵詞：基于MRAS永磁同步電機(jī)無速度傳感器控制系統(tǒng)的研究

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【摘要】：永磁同步電機(jī)(PMSM)憑借著高工作效率、高功率因數(shù)、體積小、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、能可靠穩(wěn)定運(yùn)行以及維護(hù)便利等突出的特點(diǎn),在電力傳動(dòng)、伺服控制系統(tǒng)領(lǐng)域中被應(yīng)用的越來越廣泛。采用矢量控制來對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行調(diào)速,不僅可以使控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化,還可以提高速度的調(diào)節(jié)精度以及改善系統(tǒng)的控制性能。為了使PMSM矢量控制系統(tǒng)獲得高精度、高性能的轉(zhuǎn)速控制,需要對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子速度和位置信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),傳統(tǒng)的方法是將速度傳感器安裝在PMSM轉(zhuǎn)子軸上來進(jìn)行檢測(cè),從而實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制來改善調(diào)速性能。然而安裝速度傳感器不僅會(huì)加大系統(tǒng)的成本開銷以及使系統(tǒng)更加復(fù)雜,而且還易受環(huán)境因素的影響從而降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。針對(duì)以上安裝速度傳感器給系統(tǒng)帶來的弊端,本文選用面貼式PMSM為研究對(duì)象,系統(tǒng)采用基于模型參考自適應(yīng)(MRAS)的轉(zhuǎn)速辨識(shí)算法代替速度傳感器來實(shí)時(shí)估算電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)際速度和位置信息,設(shè)計(jì)了基于MRAS的PMSM無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)。首先,論文對(duì)永磁同步電機(jī)常用的控制方法以及國(guó)內(nèi)外常用的無速度傳感器轉(zhuǎn)速辨識(shí)算法進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。根據(jù)坐標(biāo)變換原理,建立永磁同步電機(jī)在三種不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,并以PMSM矢量控制為基礎(chǔ)引出了基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的PMSM電流環(huán)和速度環(huán)雙閉環(huán)矢量控制系統(tǒng),利用Simulink搭建系統(tǒng)的仿真模型進(jìn)行仿真分析,結(jié)果驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性與可靠性。接著,論文對(duì)模型參考自適應(yīng)理論作了相關(guān)介紹,并將該理論應(yīng)用到PMSM無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)中,利用波波夫超穩(wěn)定性理論推導(dǎo)出了基于標(biāo)準(zhǔn)型MRAS的轉(zhuǎn)速辨識(shí)算法。此外,針對(duì)電機(jī)參數(shù)定子電阻的變化會(huì)降低基于標(biāo)準(zhǔn)型MRAS轉(zhuǎn)速辨識(shí)算法的估算精度,提出了相應(yīng)的改進(jìn)辦法,設(shè)計(jì)了一種能同時(shí)辨識(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速和定子電阻的改進(jìn)型MRAS轉(zhuǎn)速辨識(shí)算法。以上述雙閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)為基礎(chǔ),分別建立了兩種轉(zhuǎn)速辨識(shí)算法的PMSM無速度傳感器矢量控制系統(tǒng),并利用Simulink搭建兩系統(tǒng)的仿真模型進(jìn)行仿真分析。最后,搭建PMSM驅(qū)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)基于MRA S的PMSM無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),編寫相應(yīng)的控制程序,驗(yàn)證此算法的可行性。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機(jī) 矢量控制 無速度傳感器 模型參考自適應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM341;TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題的研究背景及意義10-11
• 1.2 永磁同步電機(jī)常用的控制方法11-12
• 1.3 PMSM無速度傳感器技術(shù)的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容及安排15-17
• 第2章 永磁同步電機(jī)矢量控制原理與仿真驗(yàn)證17-43
• 2.1 永磁同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與分類17-18
• 2.2 坐標(biāo)變換原理18-21
• 2.3 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型21-24
• 2.3.1 PMSM在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型22
• 2.3.2 PMSM在兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型22-23
• 2.3.3 PMSM在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型23-24
• 2.4 空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)24-32
• 2.4.1 SVPWM控制技術(shù)的原理24-27
• 2.4.2 SVPWM控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)27-32
• 2.5 永磁同步電機(jī)矢量控制的原理及實(shí)現(xiàn)32-35
• 2.5.1 永磁同步電機(jī)矢量控制的原理32-34
• 2.5.2 永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)34-35
• 2.6 系統(tǒng)仿真模型及結(jié)果分析35-42
• 2.6.1 搭建系統(tǒng)仿真模型35-38
• 2.6.2 仿真結(jié)果分析38-42
• 2.7 本章小結(jié)42-43
• 第3章 基于MRAS的PMSM無速度傳感器控制43-70
• 3.1 MRAS的簡(jiǎn)介43-47
• 3.1.1 MRAS的基本原理43-44
• 3.1.2 MRAS系統(tǒng)的分類44-46
• 3.1.3 自適應(yīng)規(guī)律的設(shè)計(jì)方法46-47
• 3.2 基于MRAS轉(zhuǎn)速辨識(shí)系統(tǒng)的建立47-60
• 3.2.1 參考模型和可調(diào)模型的設(shè)計(jì)47-49
• 3.2.2 自適應(yīng)規(guī)律的確定49-54
• 3.2.3 系統(tǒng)仿真模型及結(jié)果分析54-60
• 3.3 基于改進(jìn)型MRAS轉(zhuǎn)速辨識(shí)系統(tǒng)的建立60-69
• 3.3.1 參考模型和可調(diào)模型的設(shè)計(jì)61
• 3.3.2 自適應(yīng)規(guī)律的確定61-66
• 3.3.3 系統(tǒng)仿真模型及結(jié)果分析66-69
• 3.4 本章小結(jié)69-70
• 第4章 PMSM無速度傳感器控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證70-79
• 4.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件組成與結(jié)構(gòu)70-74
• 4.1.1 功率主電路70-71
• 4.1.2 控制電路板71-74
• 4.2 系統(tǒng)的控制程序設(shè)計(jì)74-76
• 4.2.1 系統(tǒng)主程序74-75
• 4.2.2 系統(tǒng)中斷服務(wù)子程序75-76
• 4.2.3 SVPWM控制程序的實(shí)現(xiàn)76
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果76-78
• 4.4 本章小結(jié)78-79
• 結(jié)論與展望79-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 致謝85-86
• 附錄A (攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄)86

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