基于MRAS的无速度传感器永磁同步电机控制技术研究

发布时间：2017-05-14 15:19

  本文关键词：基于MRAS的无速度传感器永磁同步电机控制技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：永磁同步电机(PMSM)以其体积小、噪声低、效率高、功率密度大等优点,广泛地应用在社会的各个领域。随着电力电子技术和现代控制理论的迅速发展,交流电机调速技术日益成熟,其中直接转矩控制(DTC)技术由于控制结构简洁、动态响应快、对电机参数依赖少等特点受到了国内外的普遍重视。但是,在调速过程中,速度传感器易受周围环境的干扰,降低了系统可靠性,又增加了系统成本,因此,无速度传感器的速度控制研究成为近年来研究的热点。本文首先以永磁同步电机作为被控对象,分析其在各个坐标系下所对应的数学模型,鉴于传统直接转矩控制磁链和转矩脉动大,开关频率不恒定的问题,将空间电压矢量调制(SVM)技术应用到直接转矩控制当中,并在Matlab-Simulink环境中搭建系统模型进行仿真,结果证实系统动态响应快、鲁棒性好、磁链和转矩脉动较小,有很好的运行效果。其次,详细介绍了模型参考自适应系统(MRAS)的搭建原理,并用其代替速度传感器对电机转速进行估算,以永磁同步电机数学模型为参考模型,以电机转速为可调参数建立参考模型,满足波波夫超稳定性定理构建合适的自适应率,将其应用在系统当中并在Matlab-Simulink环境中建立转速识别模型并进行仿真,仿真结果显示系统运行良好,达到了辨识转速的目的,证明了系统的可行性。最后,以TMS320F28335为主控芯片搭建控制电路、驱动电路、采样电路、滤波电路、隔离电路等硬件电路,组成系统的实验平台,选择一台额定功率为1.8kW的永磁同步电机作为被控设备,在CCS3.3环境下进行软件程序的编写,实现了基于MRAS的无速度传感器永磁同步电机控制技术方案。
【关键词】：永磁同步电机 直接转矩控制 空间电压矢量调制 模型参考自适应系统
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景与意义10-11
• 1.2 永磁同步电机的发展与特点11
• 1.3 永磁同步电机调速技术的分类与发展11-13
• 1.4 永磁同步电机直接转矩控制的国内外研究现状13-14
• 1.5 无速度传感器技术14-16
• 1.6 本课题研究的内容16-17
• 第2章 永磁同步电机构造分类与数学模型17-23
• 2.1 永磁同步电机的结构17-18
• 2.2 永磁同步电机的数学模型18-21
• 2.2.1 三相静止坐标系下永磁同步电机所对应的数学模型19
• 2.2.2 两相静止坐标系下永磁同步电机所对应的数学模型19-20
• 2.2.3 两相旋转坐标系下永磁同步电机所对应的数学模型20
• 2.2.4 磁场旋转坐标系下永磁同步电机所对应的数学模型20-21
• 2.3 永磁同步电机坐标之间的转换方式21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 永磁同步电机的直接转矩控制策略23-41
• 3.1 永磁同步电机直接转矩控制理论23-27
• 3.1.1 定子电压空间矢量24-25
• 3.1.2 定子磁链的估算与滞环控制25-27
• 3.1.3 电磁转矩的估算与滞环控制27
• 3.1.4 电压矢量开关表27
• 3.2 空间电压矢量调制直接转矩控制(SVM-DTC)27-34
• 3.2.1 SVM-DTC控制方法理论28-29
• 3.2.2 SVM-DTC控制方法设计29-34
• 3.3 PMSM的SVM-DTC仿真模型的建立34-38
• 3.3.1 Clarke变换模块34
• 3.3.2 磁链、转矩和转矩角的估算模块34-35
• 3.3.3 扇区判断模块35
• 3.3.4 相邻矢量作用时间模块35-37
• 3.3.5 SVPWM波生成模块37-38
• 3.4 系统整体仿真及分析38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 基于MRAS的PMSM无速度传感器控制41-52
• 4.1 模型参考自适应的基本原理41-42
• 4.2 波波夫超稳定性定理42-43
• 4.3 基于MRAS的无速度传感器系统43-45
• 4.4 仿真与实验结果45-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第5章 系统的硬件和软件设计52-64
• 5.1 系统的整体硬件结构52-58
• 5.1.1 控制芯片TMS320F28335概述52-53
• 5.1.2 IPM模块53-54
• 5.1.3 电流采样模块54-56
• 5.1.4 电压采样模块56-57
• 5.1.5 采样信号的滤波电路57-58
• 5.2 系统的软件算法设计58-62
• 5.2.1 软件整体结构58-59
• 5.2.2 永磁同步电机直接转矩控制软件结构设计59-61
• 5.2.3 模型参考自适应软件结构设计61-62
• 5.3 系统软件的数据处理62-63
• 5.3.1 数据的标幺化处理62
• 5.3.2 正余弦表和正切表的设计62-63
• 5.3.3 转子位置初步定位63
• 5.4 本章小结63-64
• 第6章 实验结果及分析64-67
• 6.1 控制系统实验平台64-65
• 6.2 实验波形及分析65-66
• 6.3 本章小结66-67
• 第7章 结论67-68
• 参考文献68-71
• 在学研究成果71-72
• 致谢72

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