基于滑模观测器的永磁同步风力发电机无速度传感器控制

发布时间：2017-06-19 09:11

  本文关键词：基于滑模观测器的永磁同步风力发电机无速度传感器控制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：伴随着人类文明的进程和社会经济的快速发展,能源和环境问题日趋严峻,风力发电作为风能这种储量巨大的可再生能源开发利用的主要形式,近年来在国内外得到了快速的发展。而永磁直驱型风力发电机组以其良好的电网适应性、较高的运行效率等优点,在风力发电领域中得到了广泛的应用。本文围绕基于滑模观测器的永磁同步发电机无速度传感器控制展开研究。首先介绍了凸极永磁同步发电机模型,通过模型重新构建,得到类似隐极永磁同步发电机的电机模型,并对电机的基本矢量控制系统进行了分析。其次研究了基于滑模观测器技术的永磁同步发电机无速度传感器控制方法,对滑模观测器技术进行了详细的分析。通过从有效反电动势观测值中提取转子位置信息,提高了滑模观测器对参数的鲁棒性。针对滑模观测器抖振问题,结合低通滤波器和等效反馈控制方法,有效地克服了抖振影响。为了进一步提高控制精度,设计了一种双滤波器角度补偿方法,能够准确补偿滤波器延迟角度,而不受转速影响。在永磁同步电机控制中,控制系统对电机参数依赖性较强,参数变化会影响到观测结果和系统控制精确性,研究常采用在线参数辨识方法提高系统控制性能。本文在对主要参数辨识方法进行综述的基础上,对两种常用的参数辨识方法进行了实例研究。最后,搭建了110KW的电机矢量控制仿真模型和实验平台,对本文设计的方案进行仿真和实验研究。
【关键词】：滑模观测器 参数辨识 矢量控制 永磁同步电机
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM315
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 绪论14-29
• 1.1 课题研究背景和意义14
• 1.2 风力发电的发展历程和现状14-16
• 1.2.1 风力发电的发展历程14
• 1.2.2 国外风力发电的发展现状14-15
• 1.2.3 风力发电国内发展现状15-16
• 1.3 风力发电技术现状16-20
• 1.3.1 风力发电系统的电机运行方式16-18
• 1.3.2 PMSG的控制策略概述18
• 1.3.3 PMSG的几种磁场定向控制方法18-20
• 1.4 PMSG的无传感器控制方法20-25
• 1.4.1 高频信号注入法20-21
• 1.4.2 基波激励法21-25
• 1.5 PMSG参数在线辨识方法25-27
• 1.6 本文研究的主要内容27-29
• 第二章 永磁同步发电机的数学模型和矢量控制原理29-42
• 2.1 矢量控制中的坐标变换29-30
• 2.2 三相静止坐标系下PMSG的数学模型30-32
• 2.3 两相旋转坐标系下PMSG的数学模型32-33
• 2.4 两相静止坐标系下PMSG的数学模型33-38
• 2.4.1 凸极PMSG的数学模型35
• 2.4.2 凸极PMSG数学模型的重构35-38
• 2.5 基于转子磁链定向的PMSG矢量控制38-41
• 2.5.1 PMSG动态数学模型38-40
• 2.5.2 仿真结果40-41
• 2.6 本章小结41-42
• 第三章 基于滑模观测器的PMSG无传感器控制方法研究42-60
• 3.1 PMSG滑模观测器设计42-51
• 3.1.1 滑模变结构理论42-43
• 3.1.2 传统滑模观测器43-45
• 3.1.3 带低通滤波器的滑模观测器45-47
• 3.1.4 基于双滤波器角度补偿的PMSG滑模观测器设计47-51
• 3.2 转子位置和速度观测51-53
• 3.3 仿真验证53-59
• 3.4 本章小结59-60
• 第四章 永磁同步发电机参数辨识方法研究60-70
• 4.1 参数变化对滑模观测器及控制系统的影响60-62
• 4.1.1 对滑模观测器的影响60-61
• 4.1.2 对矢量控制系统的影响61-62
• 4.2 基于最小二乘法理论的PMSG参数辨识62-66
• 4.2.1 最小二乘法原理分析62-64
• 4.2.2 基于递推最小二乘法的PMSG电感参数辨识64-66
• 4.3 基于模型参考自适应理论的PMSG参数辨识66-69
• 4.3.1 模型参考自适应原理分析66-67
• 4.3.2 基于模型参考自适应方法的PMSG参数辨识67-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第五章 实验研究70-82
• 5.1 实验系统构成70-71
• 5.2 系统硬件电路71-74
• 5.2.1 采样电路71-73
• 5.2.2 转子位置和速度检测电路73-74
• 5.3 系统软件74-76
• 5.3.1 主程序74
• 5.3.2 主中断服务程序74-75
• 5.3.3 子中断服务程序75
• 5.3.4 滑模观测器程序75-76
• 5.4 实验76-81
• 5.4.1 矢量控制76-77
• 5.4.2 滑模观测器及无速度传感器控制77-81
• 5.5 本章小结81-82
• 第六章 总结和展望82-84
• 6.1 全文总结82
• 6.2 工作的不足与展望82-84
• 参考文献84-89
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况89

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 冯桂宏;李研;张炳义;;一种基于滑模观测器的低速大转矩永磁同步电动机无传感器控制方法研究[J];微电机;2008年05期

2 胡军,朱东起,高景德;滑模观测器及其在无机械传感器永磁同步电机驱动系统的应用[J];清华大学学报(自然科学版);1997年01期

3 李辰;李颖晖;王磊;;基于滑模观测器的永磁同步电机矢量控制[J];微计算机信息;2008年31期

4 何志明;廖勇;李辉;;一种新的无传感器滑模观测器仿真研究[J];系统仿真学报;2009年04期

5 陈华伟;张剑;李文善;张培磊;;基于平滑切换律自适应滑模观测器的无位置传感器控制[J];微电机;2013年07期

6 彭志香;陈卫兵;成传柏;尹康;;带有前置和后置滤波器的滑模观测器仿真研究[J];湖南工业大学学报;2013年05期

7 张凤霞,常富强;一类线性扰动系统的模糊滑模观测器的设计[J];烟台大学学报(自然科学与工程版);2003年01期

8 孙宜标,郭庆鼎;基于滑模观测器的直线伺服系统反馈线性化速度跟踪控制[J];控制理论与应用;2004年03期

9 祝晓辉;李颖晖;;基于扰动滑模观测器的永磁同步电机矢量控制[J];电机与控制学报;2007年05期

10 黄飞;皮佑国;;基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制的研究[J];计算技术与自动化;2009年02期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 张娴;程月华;姜斌;;基于滑模观测器和变结构控制的小卫星姿态控制系统设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

2 朱敬举;夏群力;;导弹驾驶仪滑模观测器研究[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年

3 申忠宇;赵瑾;;不匹配不确定动态系统的鲁棒滑模观测器设计[A];2011年中国智能自动化学术会议论文集（第一分册）[C];2011年

4 马晴;乔枫;赵浩铭;;基于观测器的故障诊断方法及其应用研究[A];第十届沈阳科学学术年会论文集（信息科学与工程技术分册）[C];2013年

5 王刚;刘军;;SVPWM在PMSM无传感器矢量控制中的应用[A];第十九届测控、计量、仪器仪表学术年会(MCMI'2009)论文集[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 任俊杰;基于滑模观测器的船舶永磁同步电机无位置传感器控制研究[D];大连海事大学;2015年

2 王红举;星载ATP控制系统容错设计及单粒子效应加固技术研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2016年

3 解静;随机广义（中立型）系统的稳定性及滑模控制[D];中国海洋大学;2015年

4 于金泳;基于滑模观测器的故障重构方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 虞志源;大功率高精度永磁交流伺服系统关键技术研究[D];浙江理工大学;2016年

2 刘茂泉;基于滑模变结构异步电动机无速度传感器矢量控制系统的研究[D];华东交通大学;2016年

3 刘璐;基于滑模观测器的SVM-DTC交流调速实验平台研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

4 李雪恺;永磁同步电机无传感器新型滑模观测器研究[D];电子科技大学;2016年

5 亓立锋;基于滑模观测器的永磁同步风力发电机无速度传感器控制[D];合肥工业大学;2016年

6 李闹;基于滑模观测器的PMSM无位置传感器控制研究[D];湖南大学;2016年

7 余兵;基于高频注入与滑模观测的PMSM无位置传感器复合控制研究[D];湖南大学;2016年

8 鞠旋;自适应滑模观测器的研究与应用[D];江南大学;2011年

9 邓超;基于改进型滑模观测器的直驱永磁风电运行控制研究[D];湖南大学;2013年

10 王平羽;基于滑模观测器的永磁同步电机矢量控制研究[D];大连理工大学;2015年

  本文关键词：基于滑模观测器的永磁同步风力发电机无速度传感器控制，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：462033