永磁同步电机模型预测控制与无速度传感器控制研究

发布时间：2017-11-20 02:21

  本文关键词：永磁同步电机模型预测控制与无速度传感器控制研究

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【摘要】：永磁同步电机具有体积小,效率高,功率密度大的特点,作为一种高效节能的电机,被广泛应用于航空航天、智能机器人、伺服机床等领域。模型预测控制作为一种新型的控制策略,与经典的矢量控制和直接转矩控制相比,具有原理简单、处理非线性约束简便等优点,吸引了大量研究学者的注意。本文对模型预测控制在永磁同步电机上的应用进行了深入研究,并对它们的性能展开对比;为进一步扩大永磁同步电机的应用范围,本文还对无速度传感器技术以及基于模型预测控制的永磁同步电机进行了分析,并通过仿真和实验验证方法的有效性。为了进行性能的比较,本文首先介绍了矢量控制,并对矢量控制的电流环调节器设计进行了优化,利用一台2.2kW永磁同步电机对控制方法进行了验证。然后本文重点对模型预测控制进行了研究。按照模型预测控制的分类本文分为两部分进行介绍,一是模型预测转矩控制；二是模型预测电流控制。在模型预测转矩控制中,单矢量模型预测转矩控制转矩和磁链纹波较大。为提高模型预测的稳态性能,本文在原有双矢量模型预测转矩控制的基础上,提出一种优化的模型预测控制,有效地减小了转矩和磁链纹波。但是,由于未对第二个矢量的选择进行优化,所以矢量选择还有改进的空间。本文进一步提出广义双矢量模型预测控制,扩大第二个电压矢量的选择范围,使系统稳态性能进一步改善。在模型预测电流控制中,为减小计算量,提出一种快速矢量选择法。考虑模型预测控制对电机参数的依赖性,进一步提出一种无模型预测电流控制。与预测转矩控制相同,为提高稳态性能,引入双矢量控制。本文提出广义双矢量模型预测电流控制,并与快速矢量选择相结合,在提高计算速度的基础上,改善了系统稳态性能。最后,本文对永磁同步电机无速度传感器控制技术进行了研究。结合前人经验和永磁同步电机特点提出一种基于自适应滤波的滑模观测器方法,实现厂对转子速度和转子位置估计。为提高动态性能,还提出一种将电流模型和电压模型相结合的磁链观测器对速度和角度进行观测,并通过仿真验证了理论的正确性。本文所有研究都是基于MATLAB自动代码生成软件平台。这种方法快速、高效地实现了仿真到实验的转变,是一种价值很高的研究方法。
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341

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本文编号：1205749