引入虚拟电阻的永磁同步电机电流环控制策略研究
发布时间：2021-01-21 08:04
永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）具有功率密度高、结构简单、效率高、体积小、可靠性高等优点,已在航空航天、新能源汽车、智能机器人等领域获得了广泛地应用。对永磁同步电机控制性能的研究受到国内外学者的关注。矢量控制作为一种高性能的控制方法之一,利用坐标变换能够实现磁场和转矩的静态解耦控制,使交流电机达到类似直流电机的控制性能,但是矢量控制下的永磁同步电机电流环容易受到扰动的影响,为了提高永磁同步电机电流环的抗扰动性能,本文采用引入虚拟电阻控制策略对其抗扰性能进行改善。考虑到永磁同步电机控制系统存在固有延时,通过对闭环零极点分布图进行分析,探究系统延时对引入虚拟电阻策略的影响,构建了以Smith预估器为核心的延时补偿环节,降低延时对引入虚拟电阻策略的不利影响,从而进一步提高永磁同步电机电流环的控制精度。针对参数失配这一问题,利用伯德图和三维图,分析所采用的控制策略对参数失配的鲁棒性。为了验证本文所采用的控制策略在提高抗扰性能方面的有效性,在Matlab/Simulink仿真软件中进行了仿真验证,在以TI公司DSP芯片TMS320F2...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 永磁同步电机控制方法
1.3 永磁同步电机电流环国内外研究现状
1.4 论文主要内容
2 永磁同步电机数学模型及电流环解耦方法
2.1 永磁同步电机数学模型
2.1.1 坐标系间的坐标变换
2.1.2 基于三相静止坐标系的永磁同步电机数学模型
2.1.3 基于两相旋转坐标系的永磁同步电机数学模型
2.2 永磁同步电机矢量控制
d=0控制策略"> 2.2.1 id=0控制策略
2.2.2 永磁同步电机电流环控制器设计
2.3 本章小结
3 引入虚拟电阻的永磁同步电机电流环控制策略
3.1 引入虚拟电阻的电流环控制原理
3.2 参数失配对引入虚拟电阻策略的影响
3.3 系统延时对引入虚拟电阻控制策略的影响机理分析
3.4 引入虚拟电阻加Smith预估器的电流环控制策略
3.4.1 Smith预估器的控制原理
3.4.2 引入虚拟电阻加Smith预估器的控制原理
3.4.3 模型参数偏差对引入虚拟电阻加Smith预估器策略的影响
3.5 本章小结
4 引入虚拟电阻的永磁同步电机电流环控制策略仿真分析
4.1 仿真模型的建立
4.2 三种控制策略参数匹配时的仿真结果及分析
4.3 虚拟电阻变化对系统性能影响仿真结果及分析
4.4 三种控制策略的抗扰动性能仿真结果及分析
4.5 引入虚拟电阻策略参数失配时的仿真结果及分析
4.6 本章小结
5 实验验证
5.1 实验硬件结构
5.2 实验软件结构
5.3 三种控制策略的实验结果及分析
5.3.1 三种控制策略参数匹配时的实验结果及分析
5.3.2 虚拟电阻变化对系统性能影响实验结果及分析
5.3.3 三种控制策略的抗扰动性能实验结果及分析
5.3.4 引入虚拟电阻策略参数失配时的实验结果及分析
5.4 本章小结
6 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
附录
攻读学位期间主要研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于虚拟阻抗的逆变器并联控制策略的研究[J]. 陈薇,赵强. 电气工程学报. 2018(08)
[2]永磁同步电机电流环频率响应改进策略研究[J]. 肖海峰,贺昱耀,乔社娟. 电机与控制学报. 2018(06)
[3]永磁同步电机谐波电压与电流的耦合模型及前馈控制[J]. 钟再敏,江尚,康劲松,陈雪平,周英坤. 电工技术学报. 2017(18)
[4]基于三自由度内模控制的永磁同步电机矢量控制方法[J]. 尹忠刚,张迪,蔡剑,杜超,钟彦儒. 电工技术学报. 2017(21)
[5]基于虚拟阻抗的永磁同步电机电流环控制策略[J]. 廖勇,李福,林豪. 中国电机工程学报. 2017(19)
[6]引入主动电阻的永磁同步电机电流环改进控制策略研究[J]. 李福,廖勇,林豪. 中国电机工程学报. 2017(15)
[7]基于复矢量的电流环解耦控制方法研究[J]. 吴为,丁信忠,严彩忠. 中国电机工程学报. 2017(14)
[8]永磁同步电机电流环改进内模解耦控制的研究[J]. 孟钊,李好文,孙朋朋. 电气传动. 2016(02)
[9]采用扰动观测器的偏差解耦控制方法[J]. 李春鹏,贲洪奇,刘博,孙绍华. 中国电机工程学报. 2015(22)
[10]考虑一拍滞后的PMSM电流环改进PI调节器[J]. 王伟华,肖曦. 中国电机工程学报. 2014(12)
博士论文
[1]永磁同步电机调速系统滑模变结构控制若干关键问题研究[D]. 张晓光.哈尔滨工业大学 2014
[2]基于滑模变结构方法的永磁同步电机控制问题研究及应用[D]. 齐亮.华东理工大学 2013
硕士论文
[1]永磁同步电机调速系统分数阶积分滑模控制策略研究[D]. 刘超.南京理工大学 2017
[2]交流永磁同步电机高性能电流控制策略研究[D]. 段秀东.华中科技大学 2015
[3]交流永磁同步伺服系统电流环带宽拓展技术研究[D]. 牛里.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：2990794
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 永磁同步电机控制方法
1.3 永磁同步电机电流环国内外研究现状
1.4 论文主要内容
2 永磁同步电机数学模型及电流环解耦方法
2.1 永磁同步电机数学模型
2.1.1 坐标系间的坐标变换
2.1.2 基于三相静止坐标系的永磁同步电机数学模型
2.1.3 基于两相旋转坐标系的永磁同步电机数学模型
2.2 永磁同步电机矢量控制
d=0控制策略"> 2.2.1 id=0控制策略
2.2.2 永磁同步电机电流环控制器设计
2.3 本章小结
3 引入虚拟电阻的永磁同步电机电流环控制策略
3.1 引入虚拟电阻的电流环控制原理
3.2 参数失配对引入虚拟电阻策略的影响
3.3 系统延时对引入虚拟电阻控制策略的影响机理分析
3.4 引入虚拟电阻加Smith预估器的电流环控制策略
3.4.1 Smith预估器的控制原理
3.4.2 引入虚拟电阻加Smith预估器的控制原理
3.4.3 模型参数偏差对引入虚拟电阻加Smith预估器策略的影响
3.5 本章小结
4 引入虚拟电阻的永磁同步电机电流环控制策略仿真分析
4.1 仿真模型的建立
4.2 三种控制策略参数匹配时的仿真结果及分析
4.3 虚拟电阻变化对系统性能影响仿真结果及分析
4.4 三种控制策略的抗扰动性能仿真结果及分析
4.5 引入虚拟电阻策略参数失配时的仿真结果及分析
4.6 本章小结
5 实验验证
5.1 实验硬件结构
5.2 实验软件结构
5.3 三种控制策略的实验结果及分析
5.3.1 三种控制策略参数匹配时的实验结果及分析
5.3.2 虚拟电阻变化对系统性能影响实验结果及分析
5.3.3 三种控制策略的抗扰动性能实验结果及分析
5.3.4 引入虚拟电阻策略参数失配时的实验结果及分析
5.4 本章小结
6 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
附录
攻读学位期间主要研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于虚拟阻抗的逆变器并联控制策略的研究[J]. 陈薇,赵强. 电气工程学报. 2018(08)
[2]永磁同步电机电流环频率响应改进策略研究[J]. 肖海峰,贺昱耀,乔社娟. 电机与控制学报. 2018(06)
[3]永磁同步电机谐波电压与电流的耦合模型及前馈控制[J]. 钟再敏,江尚,康劲松,陈雪平,周英坤. 电工技术学报. 2017(18)
[4]基于三自由度内模控制的永磁同步电机矢量控制方法[J]. 尹忠刚,张迪,蔡剑,杜超,钟彦儒. 电工技术学报. 2017(21)
[5]基于虚拟阻抗的永磁同步电机电流环控制策略[J]. 廖勇,李福,林豪. 中国电机工程学报. 2017(19)
[6]引入主动电阻的永磁同步电机电流环改进控制策略研究[J]. 李福,廖勇,林豪. 中国电机工程学报. 2017(15)
[7]基于复矢量的电流环解耦控制方法研究[J]. 吴为,丁信忠,严彩忠. 中国电机工程学报. 2017(14)
[8]永磁同步电机电流环改进内模解耦控制的研究[J]. 孟钊,李好文,孙朋朋. 电气传动. 2016(02)
[9]采用扰动观测器的偏差解耦控制方法[J]. 李春鹏,贲洪奇,刘博,孙绍华. 中国电机工程学报. 2015(22)
[10]考虑一拍滞后的PMSM电流环改进PI调节器[J]. 王伟华,肖曦. 中国电机工程学报. 2014(12)
博士论文
[1]永磁同步电机调速系统滑模变结构控制若干关键问题研究[D]. 张晓光.哈尔滨工业大学 2014
[2]基于滑模变结构方法的永磁同步电机控制问题研究及应用[D]. 齐亮.华东理工大学 2013
硕士论文
[1]永磁同步电机调速系统分数阶积分滑模控制策略研究[D]. 刘超.南京理工大学 2017
[2]交流永磁同步电机高性能电流控制策略研究[D]. 段秀东.华中科技大学 2015
[3]交流永磁同步伺服系统电流环带宽拓展技术研究[D]. 牛里.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：2990794
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