基于滑模观测器的PMSM无位置传感器控制研究

发布时间：2017-12-16 06:14

  本文关键词：基于滑模观测器的PMSM无位置传感器控制研究

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【摘要】：永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor)凭借高性价比,高精度,高功率因数的优点,在高性能要求的伺服传动系统中应用广泛。为了实现闭环控制,传统的永磁同步电机采用编码器,旋转变压器等机械传感器来获取电机转速和位置信息,不仅增大了电机整体体积和重量,而且有损系统的实用性和稳定性,同时限制了其在某些恶劣场合的应用。为了克服机械传感器带来的劣势,无位置传感器控制应运而生。在众多无位置传感器控制算法中,本文以基于滑模观测器的PMSM无位置传感器控制算法为研究重点,对PMSM运行时转子位置/转速的估计方法做了深入研究和分析。本文研究的主要内容如下：首先本文介绍了PMSM无位置传感器控制的背景意义,PMSM控制策略,以及无位置传感器控制方法的国内外现状,通过对各种无位置传感器控制算法的分析,提出的本文所采用的无位置传感器控制算法。其次介绍了电机基本结构,和坐标变换原理,随后给出了在不同坐标系下的电机数学模型,最后介绍了电机矢量控制策略以及空间矢量调制方法,通过对矢量控制方法的比较,本文选择id=0的矢量控制策略。然后本文在分析滑模变结构原理的基础上,通过电机模型构建滑模电流观测器,间接获取电机转速和位置。但是由于滑模观测器的开关特性,空间滞后,时间延迟等原因,造成了高频抖振的产生。本文中采用饱和函数来代替传统的开关函数,和采用变截止频率的低通滤波器,减少了反电势中的高频抖振,同时采用锁相环估算转子位置,提高了转子位置的估算精度。最后为了进一步提高滑模观测器的整体估算性能,减少逆变器死区时间影响,提出了逆变器死区补偿。因此,本文中的滑模观测器不仅具有鲁棒性强,而且具有响应速度快,转子位置估算误差小等优点。在此基础上,利用Matlab的Simulink搭建模型,对传统滑模观测器和改进的滑模观测器的仿真结果进行对比分析,证实了本文中改进滑模观测器的可行性。最后搭建系统实验平台,设计软件流程,编写相关代码,对本文中的算法进行实验验证,通过实验验证改进的滑模观测器的有效性和正确性。
【学位授予单位】：湖南大学
【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：1294983