基于参数辨识的永磁同步电机矢量控制方法研究

发布时间：2020-05-07 16:52

【摘要】：随着高性能电机的出现和应用,永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)因其体积小、重量轻、功率因素高及调速范围广的优点被广泛应用于工业控制、电动汽车、家用电器、船舶推进和航空航天等领域。永磁同步电机本身是一个高阶、强耦合、非线性的系统,永磁同步电机的诸多控制策略均需要精确的电机参数以获得更好的控制性能。由于电机电控一体化的发展缓慢,电机与电控需进行参数匹配才可能获得较好的控制性能。为了提高电机电控的快速匹配及矢量控制的性能,本文对多参数辨识流程及基于参数辨识的电流环设计方法进行了研究,本文的主要研究内容如下:1.首先介绍了永磁同步电机的物理模型,并且研究推导了坐标变换的公式,其次根据物理模型与坐标变换原理,建立了永磁同步电机分别在三种坐标系下的数学模型。然后介绍了矢量控制原理及零直轴电流控制,最后研究了永磁同步电机各参数的辨识方法。2.在保证准确率的前提下,为了提高多参数辨识时的速度及自动化程度,对电机零位、定子电阻、电机磁链及交直轴电感的辨识流程进行了研究和分析,并且对多参数辨识流程进行了优化,其次分析了辨识偏差设计了一种自动辨识退出条件使得多参数可自动进行辨识,然后分析了各参数的对于矢量控制的作用,提出了一种加权辨识方法。最后搭建了实验平台对所提出的方法进行了实验验证,并对比分析了流程优化的效果。3.建立了永磁同步电机矢量控制仿真模型,并进行了仿真实验,其次分析研究了电机各参数对矢量控制的影响,并进行了仿真实验验证,其次为了提高电流环整定的效率及控制效果,设计了一种基于参数辨识的电流环控制器参数设计方法,并对设计的方法的稳定性进行了分析,同时得到了参数辨识结果的验证范围。4.为了提高矢量控制的控制效果及电流环参数整定的速度及自动化程度,在多参数自动辨识的基础上设计了一种参数自动辨识及电流环参数自动设置的方法,将参数辨识结果直接应用于矢量控制,然后通过转速环实验验证了方法的正确性及可行性,最后通过台架实验模拟了永磁同步电机的实际使用环境对所设计的方法进行实验,并对矢量控制的控制效果进行分析,达到了预期目标。
【图文】：

图 3-8 测试平台现场图试平台中直流源使用的为光伏模拟器，直接输出电机驱动器所需的试平台中电机驱动器与电机通常需要水冷系统对内部器件进行降温为过热损坏设备。统中电机三相输出电流由电机驱动器内部电流传感器采集，三相输上位机给定期望值。试平台中所用电机驱动器为自主研发的电机驱动器，电机驱动器中板、三相逆变器等部分，主控板采用 TI 公司生产的 TMS28335 芯片，还包括电压电流采样电路、CAN 通讯电路、旋变解码电路以及各三相逆变器采用的是英飞凌公司生产的 IGBT 器件，可以 SVPWM压调制成交流电压输入到永磁同步电机。位机为自主开发的电机驱动器辅助调试软件，基于 VisualStudio 环境控制器之间采用 CAN 总线通讯，上位机主要功能是对电机控制器发

图 3-9 上位机调试界面3.4.2 永磁同步电机参数辨识实验永磁同步电机参数辨识前，首先根据电机参数表设置电机基本参数，如电机额定电流、峰值电流、额定转矩、额定转速以及极对数等参数，然后设置电机零位与定子电阻辨识时允许电机通入的最大电流值，此处电流最大限定值选取永磁同步电机和逆变器峰值电流的 0.2 倍中的较小值，在此对电流最大值设定为 50A。电机磁链辨识中转速比例系数1p 为 0.1，2p 选取 0.3，直流母线电压为 320V。（1）优化之前实验结果根据优化之前多参数辨识流程，，控制电机驱动器对永磁同步电机各参数进行辨识，可得到各参数的辨识结果及误差如表 3-2 所示。表 3-2 优化之前各参数辨识结果参数名称 辨识结果 设计值 误差电机零位 06.262 6.28 0.29%
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM341

【参考文献】

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本文编号：2653263