基于強(qiáng)跟蹤濾波器的永磁同步電機(jī)矢量控制方法研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)(permanent magnet synchronous motor, PMSM)具有體積小、轉(zhuǎn)矩/質(zhì)量比高、效率高、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，被越來(lái)越多地應(yīng)用于高動(dòng)態(tài)控制性能的場(chǎng)合。高性能永磁同步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)需要良好的抗干擾能力及快速地動(dòng)態(tài)響應(yīng)，而系統(tǒng)中位置和速度傳感器能否實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子位置和速度的快速且有效地跟蹤估計(jì)是影響這些性能的關(guān)鍵因素。目前實(shí)際系統(tǒng)中大多數(shù)采用機(jī)械傳感器，雖可以實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子位置和速度的實(shí)時(shí)精確測(cè)量，但其安裝和

2、維護(hù)給伺服控制系統(tǒng)帶來(lái)一定的影響，尤其不適合對(duì)可靠性和經(jīng)濟(jì)性要求較高的場(chǎng)合，所以無(wú)傳感器控制的研究受到越來(lái)越多的關(guān)注。擴(kuò)展卡爾曼濾波器(external Kalman filter, EKF)算法作為一種無(wú)傳感器控制策略，具有良好的動(dòng)態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力，在實(shí)際系統(tǒng)中也得到了應(yīng)用，但對(duì)突變擾動(dòng)的跟蹤能力略顯不足。強(qiáng)跟蹤濾波器（strong tracking filter, STF）算法不僅能具備良好的動(dòng)態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力，而且對(duì)突

3、變擾動(dòng)具有很好的跟蹤性能。本文采用強(qiáng)跟蹤濾波器算法作為永磁同步電機(jī)矢量控制的無(wú)傳感器控制策略進(jìn)行研究。主要內(nèi)容概況如下:
　　1.結(jié)合坐標(biāo)變換理論和永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)，給出永磁同步電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系、兩相靜止坐標(biāo)系和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。
　　2.深入研究永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)。給出空間矢量脈寬調(diào)制(spacevector pulse width modulation，SVPWM)的原理及建模方法，給出矢量控制系統(tǒng)

4、調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)方法。并對(duì)設(shè)計(jì)的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，驗(yàn)證其有效性，分析永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的調(diào)速特點(diǎn)。
　　3.研究分別采用擴(kuò)展卡爾曼濾波器算法和強(qiáng)跟蹤濾波器算法作為永磁同步電機(jī)的無(wú)傳感器控制策略的問(wèn)題。在MATLAB環(huán)境下對(duì)兩種算法進(jìn)行仿真比較，驗(yàn)證兩種算法均具有良好的動(dòng)態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力，且強(qiáng)跟蹤濾波器算法在對(duì)永磁同步電機(jī)狀態(tài)突變的跟蹤能力方面更優(yōu)于擴(kuò)展卡爾曼濾波器算法。
　　4.研究強(qiáng)跟蹤濾波器算法在