基于SVPWM的永磁同步电机无差拍直接转矩控制

发布时间：2020-08-12 07:52

【摘要】：近年来,高效节能的永磁同步电机(PMSM)及其控制成为发展趋势,提高永磁同步电机的控制性能具有重要的理论研究和应用价值。直接转矩控制(DTC)作为一种高性能电机控制方法,成为学术研究热点,得到了许多研究成果。本文针对面装式永磁同步电机(SPMSM)直接转矩控制系统中存在的转矩和磁链脉动大、低速时性能较差等缺点,研究了一种基于空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)的永磁同步电机无差拍直接转矩控制的控制策略。首先,综述了PMSM的控制策略,阐述了直接转矩控制的发展与研究现状,介绍了PMSM的基本构成和工作原理,建立了不同坐标系下PMSM的数学模型。其次,概述了永磁同步电机直接转矩控制的原理,搭建了仿真模型,并对仿真结果进行了详细分析。为解决传统DTC转矩和磁链脉动大的缺点,引入SVPWM,相比于传统直接转矩控制方法,基于SVPWM的直接转矩控制具有恒定的开关频率,改善了转矩和磁链脉动大的问题。针对电机低速运行时定子电阻变化对系统造成的影响,加入了定子电阻在线估计器以解决系统低速性能差的问题。然后,为了兼顾快速性和稳定性,进一步减小转矩和磁链脉动大的问题,加入无差拍控制,将无差拍预测控制与基于SVPWM的直接转矩控制相结合,建立无差拍控制器,推导无差拍电压控制率,构建了闭环磁链观测器对磁链进行估计。为了消除由于计算的耗时和采样周期导致的延迟,加入了电流预测观测器,确保了无差拍直接转矩和磁链控制的控制精度。在恒定开关频率下实现转矩和磁链的无差拍控制,保留了直接转矩控制快速性的同时增强了系统运行的平稳性,进一步减小了转矩和磁链脉动。为了减小在低采样频率产生的较大转矩脉动,采用更精确的电流和磁链观测器模型,适用于不同采样频率的无差拍直接转矩控制中,确保对转矩的控制精度。最后,利用MATLAB/Simulink搭建系统仿真模型,对所提方法进行验证。仿真结果表明,无差拍预测控制在抑制转矩和磁链脉动上具有明显的优越性,验证了此方法的正确性和可行性。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM341;TP273

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本文编号：2790267