内置式永磁同步电机全速域无位置传感器控制研究

发布时间：2020-07-06 20:56

【摘要】：内置式永磁同步电机凭借其功率因数高、调速性能好等特点,在控制性能要求较高的伺服传动系统中得到广泛应用。传统的永磁同步电机调速系统通常使用机械式位置传感器,但机械传感器的安装会给调速系统带来一些弊端,且由于某些客观条件的限制使得调速系统中无法安装机械式传感器,因此就需要使用无位置传感器控制技术来提取转速和位置信息。本文主要对内置式永磁同步电动机控制系统中的无位置传感器控制技术进行研究。由于传统滑模观测器法使用非连续的符号函数作为切换函数以及采用固定滑模增益值,在滑模观测系统中造成抖振现象,进而使得电机转速和转子位置估算精度差。为此,本文对滑模观测器进行改进,将分段式反正切函数代替传统的符号函数,同时利用模糊控制的自适应性来根据电流观测误差实时调整滑模增益值,且增益边界厚度也可根据电动机转速进行自适应调节;传统滑模观测器法使用反电动势观测器方法进行估算电动机转速和转子位置,本文将改进的滑模观测器法与锁相环相结合,利用锁相环较高的跟踪特性来估算转速和转子位置。改进的滑模观测器法能有效减小抖振现象,提高控制精度。在全速域无位置传感器控制方面,采用复合控制方法,即将适用于低速域的脉振高频电压注入法和适用于高速域的改进的滑模观测器法相结合,实现优势互补的效果。在电机全速域中设定转速切换区,在转速切换区内对两种方法进行加权处理。考虑到两种控制方法的估算误差不同,以转速和位置估算误差最小建立多目标优化模型,并利用蚁群遗传算法对加权函数的权重系数进行实时寻优,使得两种方法在转速区内平滑切换,进而实现对永磁同步电机的全速域控制。在MATLAB平台上搭建无位置传感器控制系统仿真模型对本文所使用的方法进行验证,仿真结果表明改进的滑模观测器法可以有效减小系统抖振,提高系统控制精度。同时,在电机全速域运转方面,使用蚁群遗传算法求解的切换区权重系数可以满足两种控制方法的平滑切换,能够有效实现内置式永磁同步电动机的全速域高精度控制。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM341
【图文】：

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本文编号：2744120