永磁同步電動(dòng)機(jī)無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制方法研究.pdf

1、永磁同步電動(dòng)機(jī)(permanent magnet synchronous motors，PMSM)具有體積小、噪聲低、效率高、功率密度大等優(yōu)點(diǎn)，隨著電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的迅速發(fā)展，PMSM得到了廣泛的應(yīng)用。直接轉(zhuǎn)矩控制（direct torque control，DTC）以其控制結(jié)構(gòu)簡潔、轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、對(duì)電機(jī)參數(shù)依賴少等特點(diǎn)，已成為學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。本文在傳統(tǒng)DTC理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合空間電壓矢量脈寬調(diào)制(spacevoltage

2、 vector pulse width modulation，SVPWM)技術(shù)，深入研究基于滑模控制（sliding mode control，SMC）的PMSM DTC無速度傳感器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題，并進(jìn)行仿真分析和結(jié)果討論。
　　本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn):
　　1.研究永磁同步電動(dòng)機(jī)傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制問題。在坐標(biāo)變換原理的基礎(chǔ)上，給出PMSM在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，以定子電壓空間矢量為切入點(diǎn)，在傳統(tǒng)DTC原理的基礎(chǔ)上詳細(xì)介紹P

3、MSM DTC系統(tǒng)各模塊的Matlab/Simulink建模。最后對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，并對(duì)仿真結(jié)果中存在的問題給予分析和討論。
　　2.設(shè)計(jì)永磁同步電動(dòng)機(jī)基于SVPWM的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)DTC采用滯環(huán)比較器和開關(guān)電壓矢量選擇表，造成磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大。本文以SVPWM技術(shù)為切入點(diǎn)，詳細(xì)介紹SVPWM模型的建模方法，并對(duì)該模型進(jìn)行仿真分析研究。結(jié)合DTC原理，設(shè)計(jì)基于SVPWM的PMSM DTC系統(tǒng)的仿真模型，通過對(duì)比仿真分析

4、，解決傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)中存在的諸多問題。
　　3.設(shè)計(jì)基于SMC的PMSM SVPWM-DTC系統(tǒng)。基于SVPWM的PMSM DTC系統(tǒng)中的速度環(huán)目前采用PI調(diào)節(jié)器，在控制系統(tǒng)受到外部干擾或內(nèi)部參數(shù)變化時(shí)，不能滿足其高性能控制要求。本文以SMC理論為基礎(chǔ)，在指數(shù)趨近的基礎(chǔ)上，引入終端吸引子和系統(tǒng)狀態(tài)變量的冪函數(shù)構(gòu)造一種新型趨近律，基于該新型趨近律設(shè)計(jì)滑模速度調(diào)節(jié)器，并將滑模速度調(diào)節(jié)器應(yīng)用在基于SVPWM的PMSMDTC系統(tǒng)中，通過對(duì)

5、比仿真分析，驗(yàn)證該控制系統(tǒng)具有很好的魯棒性。
　　4.基于擴(kuò)展卡爾曼濾波(extended kalman filter, EKF)理論，結(jié)合空間電壓矢量脈寬調(diào)制技術(shù)，設(shè)計(jì)基于SMC的PMSM DTC無速度傳感器系統(tǒng)。機(jī)械傳感器的使用增加了成本，降低了系統(tǒng)的可靠性，并且不易安裝，這些問題使得無速度傳感器算法的研究成為了必然。本文在卡爾曼濾波(kalman filter, KF)理論的基礎(chǔ)上，對(duì)EKF算法進(jìn)行了推導(dǎo)?；赑MSM在αβ