基于新型趋近律和混合速度控制器的IPMSM调速系统滑模变结构控制

发布时间：2020-06-26 04:51

【摘要】：为了提高内置式永磁同步电机(IPMSM)调速系统的动、静态性能,提出了一种基于新型变速趋近律的滑模控制器,该新型趋近律基于反双曲正弦函数,根据系统状态量,采取变带宽趋近方式,可有效抑制系统的稳态转矩脉动。为解决滑模控制中电机起动时响应速度快与起动电流大的矛盾,提出了一种基于PI和滑模控制(SMC)的混合速度控制器(HSC),该混合速度控制器中滑模控制基于新型趋近律,通过控制器输入值的大小选择控制方式,有效解决了上述矛盾问题,且该控制器可进一步提高系统的响应速度并能进一步抑制稳态转矩脉动。通过仿真和实验,验证了该速度控制器和该新型趋近律的可行性以及有效性。
【图文】：

第32卷第5期樊英等基于新型趋近律和混合速度控制器的IPMSM调速系统滑模变结构控制图1两种趋近律相轨迹对比Fig.1Comparisonofthephasetrajectories对比图1a和图1b可知，新型趋近律趋近速度略快于指数趋近律，然而其稳态抖振远小于指数趋近律。2IPMSM调速系统SMC实现由于IPMSM交直轴电感不对称，为充分发挥电机性能，本文采用最大转矩电流比(MTPA)的控制策略，由SMC调节器得到给定转矩值，作为MTPA模块的输入，MTPA模块输出为d、q轴给定电流。系统控制结构框图如图2所示。图2IPMSM调速系统SMC结构框图Fig.2SMCdiagramofIPMSMspeedcontrolsystemMTPA模块具体实现如下:IPMSM在dq坐标系下的转矩方程为Te=32p［ψfiq+(Ld－Lq)idiq］(6)式中，Te为电磁转矩;p为电机极对数;ψf为永磁体磁链幅值;id为定子相电流d轴分量;iq为定子相电流q轴分量;Ld为d轴电感;Lq为q轴电感。令id=iscosαiq=issin{α(7)式中，is为定子电流;α为is与d轴正向夹角。将式(7)代入式(6)得Te=32p［ψfissinα+12(Ld－Lq)i2ssin(2α)］(8)在is一定的情况下，对式(8)求极值可得满足最大转矩电流比的最优α。α=π2+arcsin－ψf+ψ2f+8(Lq－Ld)2i2i醩4(Lq－Ld)is(9)is从0A变化到20A时，由式(7)和式(9)可得到id和iq与is的对应关系，亦即得到id与iq的对应关系，代入式(6)，即可得到给定转矩与id和iq的对应数值关系，然后经Matlab进行二次多项式拟合，即可得到id和iq分别?

第32卷第5期樊英等基于新型趋近律和混合速度控制器的IPMSM调速系统滑模变结构控制图1两种趋近律相轨迹对比Fig.1Comparisonofthephasetrajectories对比图1a和图1b可知，新型趋近律趋近速度略快于指数趋近律，然而其稳态抖振远小于指数趋近律。2IPMSM调速系统SMC实现由于IPMSM交直轴电感不对称，为充分发挥电机性能，本文采用最大转矩电流比(MTPA)的控制策略，由SMC调节器得到给定转矩值，作为MTPA模块的输入，MTPA模块输出为d、q轴给定电流。系统控制结构框图如图2所示。图2IPMSM调速系统SMC结构框图Fig.2SMCdiagramofIPMSMspeedcontrolsystemMTPA模块具体实现如下:IPMSM在dq坐标系下的转矩方程为Te=32p［ψfiq+(Ld－Lq)idiq］(6)式中，Te为电磁转矩;p为电机极对数;ψf为永磁体磁链幅值;id为定子相电流d轴分量;iq为定子相电流q轴分量;Ld为d轴电感;Lq为q轴电感。令id=iscosαiq=issin{α(7)式中，is为定子电流;α为is与d轴正向夹角。将式(7)代入式(6)得Te=32p［ψfissinα+12(Ld－Lq)i2ssin(2α)］(8)在is一定的情况下，对式(8)求极值可得满足最大转矩电流比的最优α。α=π2+arcsin－ψf+ψ2f+8(Lq－Ld)2i2i醩4(Lq－Ld)is(9)is从0A变化到20A时，由式(7)和式(9)可得到id和iq与is的对应关系，亦即得到id与iq的对应关系，代入式(6)，即可得到给定转矩与id和iq的对应数值关系，然后经Matlab进行二次多项式拟合，即可得到id和iq分别?

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本文编号：2729850