基于滑模觀測器的永磁同步電機(PMSM)無速度傳感器矢量控制研究.pdf

1、永磁同步電機(PMSM)及系統(tǒng)具有功率密度大、效率高、可控性好和轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度快等優(yōu)點。隨著功率半導(dǎo)體器件技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模集成電路、微處理器控制技術(shù)和電力電子技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，這為永磁同步電機調(diào)速控制的實現(xiàn)提供了有利條件。近年來，永磁同步電機在現(xiàn)代家用電器和高性能工業(yè)驅(qū)動上得到了廣泛的應(yīng)用。
　　 永磁同步電機具有非線性、多耦合的特點，實現(xiàn)各種條件下電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角的準(zhǔn)確控制一直是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界要解決的難題，隨著矢量控制(F

2、OC)和直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)等現(xiàn)代電機控制技術(shù)的應(yīng)用，永磁同步電機的控制已部分能滿足現(xiàn)代工業(yè)的需求。但隨著工業(yè)朝著高、精、尖方向的發(fā)展，永磁同步電機的控制還存在著很多需要研究的理論和攻克的技術(shù)。永磁同步電機控制的另外一個特點是需要實時獲取轉(zhuǎn)子的位置，現(xiàn)在成熟的方案是在轉(zhuǎn)子軸上安裝位置傳感器，但這樣無疑增加了系統(tǒng)的成本，也降低了系統(tǒng)的可靠性。現(xiàn)代控制理論的發(fā)展為永磁同步電機的無速度傳感器控制提供了可能，越來越多的人開始研究將現(xiàn)代控制理論

3、如滑?？刂?Slide Model Control)和狀態(tài)觀測器(State Observer)應(yīng)用的無速度傳感器控制上，因此基于滑模觀測器的(Slide Model Observer)永磁同步電機無速度傳感器控制成為研究熱點。
　　 本文主要研究基于滑模觀測器的永磁同步電機無速度傳感器矢量控制技術(shù)，滑模觀測器的實質(zhì)是狀態(tài)重構(gòu)，其原理是重新構(gòu)造一個系統(tǒng)，利用原系統(tǒng)可直接測量的變量作為輸入信號，并使其輸出信號在一定條件下等于原系統(tǒng)

4、的狀態(tài)。在永磁同步電機控制中，滑模觀測器的本質(zhì)是在轉(zhuǎn)子位置觀測時利用結(jié)構(gòu)變換開關(guān)，以很高的頻率來回切換，快速地修正反電勢，使估算電流等于實際電流。由于PMSM的反電勢中包含有轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信息，從而可以利用觀測器獲取反電勢信號就能得到轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信息。文章在永磁同步電機矢量控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，在理論上對基于滑模觀測器的無速度傳感器控制技術(shù)進(jìn)行了介紹和分析，在Matlab/simulink環(huán)境中建立了仿真模型并進(jìn)行了仿真分析，最后進(jìn)行了系

5、統(tǒng)的實驗驗證，仿真分析和實驗結(jié)果均驗證了文章應(yīng)用的基于滑模觀測器的無速度傳感器控制技術(shù)的可行性。
　　 本文第一章首先介紹了永磁同步電機控制的相關(guān)技術(shù)背景，重點介紹了永磁同步電機無速度傳感器控制的基本原理和當(dāng)前的研究進(jìn)展，指出了無速度傳感器控制技術(shù)的主要關(guān)鍵技術(shù)和問題，從而引出本文研究的主要內(nèi)容和意義。
　　 第二章主要介紹了永磁同步電機的矢量控制技術(shù)，介紹了坐標(biāo)變換和空間矢量調(diào)制(SVPWM)等技術(shù)，推導(dǎo)了永磁同步電機

6、的電壓、轉(zhuǎn)矩和運動等數(shù)學(xué)模型，并介紹了如id=0控制等控制策略，該部分內(nèi)容為后續(xù)的無速度傳感器控制的實現(xiàn)提供了基礎(chǔ)。
　　 本文第三章重點研究了基于滑模觀測器的無速度傳感器矢量控制。文中首先介紹了滑模觀測器的相關(guān)理論，根據(jù)相關(guān)理論建立了滑模觀測器的仿真模型，并將其應(yīng)用到永磁同步電機的系統(tǒng)仿真模型中。仿真結(jié)果表明，本文研究的基于滑模觀測器的無速度傳感器技術(shù)能夠在高速和低速區(qū)段能很好地辨識永磁同步電機的轉(zhuǎn)子位置和速度，并且具有較高的

7、精度，系統(tǒng)也有很好的可行性。
　　 本文第四章主要介紹了系統(tǒng)的實現(xiàn)和實驗驗證。論文該部分完成了基于滑模觀測器的永磁同步電機無速度傳感器矢量控制硬件平臺的搭建，完成了系統(tǒng)控制算法的軟件實現(xiàn)，最后進(jìn)行了系統(tǒng)的實驗驗證。
　　 本文最后一章對論文進(jìn)行了總結(jié)和展望。作者認(rèn)為從仿真和實驗結(jié)果來看，論文研究的基于滑模觀測器的無速度傳感器控制技術(shù)具有良好的性能，能夠?qū)崿F(xiàn)在高速、低速、空載和負(fù)載等條件下對永磁同步電機轉(zhuǎn)子位置和速度較精確