永磁同步电机矢量控制系统电流环的优化研究
发布时间：2022-04-17 18:34
随着永磁同步电机（PMSM）性能的不断提高,其应用范围越来越广泛,而严苛的工业标准要求永磁同步电机的控制技术具有精度高、动态品质高的特点。矢量控制为PMSM常用的控制方法,其中电流环的控制精度是影响系统稳定运行的重要因素。为提高电流环的控制性能,本文从消除采样噪声、补偿测量误差和抑制谐波电流三方面对电流环进行优化,以减小转速和转矩的脉动。为减小采样调理电路产生的电流噪声,在永磁同步电机矢量控制系统中采用递归最小二乘（RLS）自适应滤波法对定子相电流进行滤波。为体现RLS滤波算法的性能特点,将此算法与最小均方误差（LMS）滤波算法作比较并在控制系统中进行对比仿真实验,经过比对分析波形和均方差数值,表明RLS算法的滤波效果更为明显,且电机转速和输出转矩更加平稳,同时显著提高了系统的稳定性。为消除因检测环节产生增益误差和偏移误差,分析了产生误差的原因,研究了误差对PMSM转速和电磁转矩的影响,并在采用前文中自适应滤波的前提下进行q轴电流的补偿。通过系统仿真发现,电流的测量偏移误差和增益误差将会导致电磁转矩和转速发生两倍基波频率和单倍基波频率的振荡。而采用的q轴电流补偿法能减小测量误差导致的电...
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 永磁同步电机控制系统发展现状
1.2.1 交流伺服系统的发展现状
1.2.2 永磁同步电机调速控制策略
1.3 永磁同步电机控制系统电流环优化的研究现状
1.3.1 控制系统电流采样环节优化
1.3.2 控制系统电流环谐波的抑制
1.4 本文主要研究内容及方法
第二章 永磁同步电机数学模型及电流环调节器参数整定
2.1 永磁同步电机的数学模型
2.1.1 永磁同步电机的结构
2.1.2 自然坐标系下的数学模型
2.1.3 三相永磁同步电机的坐标变换
2.2 永磁同步电机矢量控制
2.2.1 i_d=0控制方式
2.2.2 永磁同步电机SVPWM控制
2.3 矢量控制系统电流环设计
2.3.1 电流环PI参数的调整
2.3.2 电流采样接口仿真设计
2.4 本章小结
第三章 基于自适应算法的电流环噪声抑制
3.1 电流环采样电路干扰噪声分析
3.1.1 电流环采样电路干扰噪声来源
3.1.2 采样电路干扰噪声对系统的影响
3.2 自适应FIR滤波器算法研究
3.2.1 自适应滤波的原理
3.2.2 最小均方误差自适应滤波算法
3.2.3 递推最小二乘算法
3.3 仿真验证
3.4 本章小结
第四章 电流反馈误差补偿
4.1 定子电流测量误差分析
4.1.1 定子电流的偏移误差分析
4.1.2 定子电流的增益误差分析
4.1.3 测量误差对系统的影响
4.2 定子电流测量误差补偿算法
4.3 仿真验证
4.4 本章小结
第五章 基于谐波电压注入的电流环谐波抑制
5.1 逆变器死区时间谐波分析
5.2 谐波补偿控制策略
5.2.1 定子谐波电流提取
5.2.2 谐波电压的计算及补偿
5.3 控制策略的建模与仿真
5.3.1 逆变器死区时间的生成
5.3.2 定子谐波电流提取与补偿模型
5.3.3 仿真结果对比分析
5.4 本章小结
第六章 结论及展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于电流测量误差补偿的感应电机参数辨识[J]. 侯文宝,李德路,张刚. 电力电子技术. 2019(01)
[2]永磁同步电机相电流测量误差分析与补偿[J]. 蔡志端,王培良,荀倩,姜媛媛,荀博洋. 电工技术学报. 2016(23)
[3]低开关频率下永磁同步电机无差拍矢量控制[J]. 刘冬,黄科元,黄守道,荣飞. 电力电子技术. 2016(09)
[4]基于滑模观测器与滑模控制器的永磁同步电机无位置传感器控制[J]. 陈思溢,皮佑国. 电工技术学报. 2016(12)
[5]并网逆变器死区效应消去补偿方法研究[J]. 贾学瑞,粟时平,刘桂英,吕超,张意. 电力系统保护与控制. 2016(05)
[6]表贴式高速永磁电机多场耦合转子设计[J]. 吴震宇,曲荣海,李健,方海洋. 电机与控制学报. 2016(02)
[7]一种永磁同步电机变占空比电流滞环控制策略[J]. 廖金国,花为,程明,朱发旺,王宝安. 中国电机工程学报. 2015(18)
[8]改进的同步电机阻尼绕组电流观测器[J]. 吴楠,李尚盛,查晓明. 电力系统保护与控制. 2015(01)
[9]基于模糊PI控制的永磁同步伺服电机转速系统仿真分析[J]. 罗文明,王少杰,陈伟,李吉肖. 自动化技术与应用. 2014(11)
[10]抑制内置式永磁同步电机纹波转矩的实用设计方法[J]. 王艾萌,马德军,王慧,路利军. 微电机. 2014(04)
博士论文
[1]永磁同步电机伺服驱动系统若干关键技术研究[D]. 黄富长.大连理工大学 2014
[2]永磁同步电机调速系统控制策略研究[D]. 卢达.浙江大学 2013
[3]微小型高性能永磁交流伺服系统研究[D]. 王宏佳.哈尔滨工业大学 2012
[4]永磁同步电机直接转矩控制系统若干关键问题研究[D]. 杨建飞.南京航空航天大学 2011
硕士论文
[1]永磁同步电机系统死区效应抑制策略研究[D]. 郑博元.哈尔滨工业大学 2017
[2]交流永磁同步伺服电机控制系统研究[D]. 岳路.大连海事大学 2015
[3]基于谐波电流注入法的永磁同步电机转矩脉动抑制策略[D]. 张荣建.哈尔滨工业大学 2014
[4]永磁交流伺服系统电流预测控制及其电流静差消除算法[D]. 王庚.哈尔滨工业大学 2014
[5]永磁同步电机电流环谐波抑制技术研究[D]. 代攀.华中科技大学 2014
[6]永磁同步电机伺服系统控制策略的研究[D]. 胡耀华.南京航空航天大学 2013
[7]永磁同步电机PI参数自整定[D]. 丁文双.南京航空航天大学 2012
[8]基于DSP2812AD转换的传感器数据采集与处理技术[D]. 刘淑琴.大连海事大学 2009
本文编号：3646066
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 永磁同步电机控制系统发展现状
1.2.1 交流伺服系统的发展现状
1.2.2 永磁同步电机调速控制策略
1.3 永磁同步电机控制系统电流环优化的研究现状
1.3.1 控制系统电流采样环节优化
1.3.2 控制系统电流环谐波的抑制
1.4 本文主要研究内容及方法
第二章 永磁同步电机数学模型及电流环调节器参数整定
2.1 永磁同步电机的数学模型
2.1.1 永磁同步电机的结构
2.1.2 自然坐标系下的数学模型
2.1.3 三相永磁同步电机的坐标变换
2.2 永磁同步电机矢量控制
2.2.1 i_d=0控制方式
2.2.2 永磁同步电机SVPWM控制
2.3 矢量控制系统电流环设计
2.3.1 电流环PI参数的调整
2.3.2 电流采样接口仿真设计
2.4 本章小结
第三章 基于自适应算法的电流环噪声抑制
3.1 电流环采样电路干扰噪声分析
3.1.1 电流环采样电路干扰噪声来源
3.1.2 采样电路干扰噪声对系统的影响
3.2 自适应FIR滤波器算法研究
3.2.1 自适应滤波的原理
3.2.2 最小均方误差自适应滤波算法
3.2.3 递推最小二乘算法
3.3 仿真验证
3.4 本章小结
第四章 电流反馈误差补偿
4.1 定子电流测量误差分析
4.1.1 定子电流的偏移误差分析
4.1.2 定子电流的增益误差分析
4.1.3 测量误差对系统的影响
4.2 定子电流测量误差补偿算法
4.3 仿真验证
4.4 本章小结
第五章 基于谐波电压注入的电流环谐波抑制
5.1 逆变器死区时间谐波分析
5.2 谐波补偿控制策略
5.2.1 定子谐波电流提取
5.2.2 谐波电压的计算及补偿
5.3 控制策略的建模与仿真
5.3.1 逆变器死区时间的生成
5.3.2 定子谐波电流提取与补偿模型
5.3.3 仿真结果对比分析
5.4 本章小结
第六章 结论及展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于电流测量误差补偿的感应电机参数辨识[J]. 侯文宝,李德路,张刚. 电力电子技术. 2019(01)
[2]永磁同步电机相电流测量误差分析与补偿[J]. 蔡志端,王培良,荀倩,姜媛媛,荀博洋. 电工技术学报. 2016(23)
[3]低开关频率下永磁同步电机无差拍矢量控制[J]. 刘冬,黄科元,黄守道,荣飞. 电力电子技术. 2016(09)
[4]基于滑模观测器与滑模控制器的永磁同步电机无位置传感器控制[J]. 陈思溢,皮佑国. 电工技术学报. 2016(12)
[5]并网逆变器死区效应消去补偿方法研究[J]. 贾学瑞,粟时平,刘桂英,吕超,张意. 电力系统保护与控制. 2016(05)
[6]表贴式高速永磁电机多场耦合转子设计[J]. 吴震宇,曲荣海,李健,方海洋. 电机与控制学报. 2016(02)
[7]一种永磁同步电机变占空比电流滞环控制策略[J]. 廖金国,花为,程明,朱发旺,王宝安. 中国电机工程学报. 2015(18)
[8]改进的同步电机阻尼绕组电流观测器[J]. 吴楠,李尚盛,查晓明. 电力系统保护与控制. 2015(01)
[9]基于模糊PI控制的永磁同步伺服电机转速系统仿真分析[J]. 罗文明,王少杰,陈伟,李吉肖. 自动化技术与应用. 2014(11)
[10]抑制内置式永磁同步电机纹波转矩的实用设计方法[J]. 王艾萌,马德军,王慧,路利军. 微电机. 2014(04)
博士论文
[1]永磁同步电机伺服驱动系统若干关键技术研究[D]. 黄富长.大连理工大学 2014
[2]永磁同步电机调速系统控制策略研究[D]. 卢达.浙江大学 2013
[3]微小型高性能永磁交流伺服系统研究[D]. 王宏佳.哈尔滨工业大学 2012
[4]永磁同步电机直接转矩控制系统若干关键问题研究[D]. 杨建飞.南京航空航天大学 2011
硕士论文
[1]永磁同步电机系统死区效应抑制策略研究[D]. 郑博元.哈尔滨工业大学 2017
[2]交流永磁同步伺服电机控制系统研究[D]. 岳路.大连海事大学 2015
[3]基于谐波电流注入法的永磁同步电机转矩脉动抑制策略[D]. 张荣建.哈尔滨工业大学 2014
[4]永磁交流伺服系统电流预测控制及其电流静差消除算法[D]. 王庚.哈尔滨工业大学 2014
[5]永磁同步电机电流环谐波抑制技术研究[D]. 代攀.华中科技大学 2014
[6]永磁同步电机伺服系统控制策略的研究[D]. 胡耀华.南京航空航天大学 2013
[7]永磁同步电机PI参数自整定[D]. 丁文双.南京航空航天大学 2012
[8]基于DSP2812AD转换的传感器数据采集与处理技术[D]. 刘淑琴.大连海事大学 2009
本文编号：3646066
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3646066.html
