无电流传感器的永磁同步电机模型预测控制系统研究

发布时间：2017-12-05 12:10

  本文关键词：无电流传感器的永磁同步电机模型预测控制系统研究

  更多相关文章： 永磁同步电机 模型预测控制 自适应观测器 无电流传感器 自适应反步观测器

【摘要】：体积小、结构简单、动态响应速度快、转矩功率密度高、损耗低是PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor,永磁同步电机)显著的优点,所以在工业界得到了广泛的应用。在PMSM驱动系统的控制方法中较为常见的是VC(Vector Control,矢量控制)和DTC(Direct Torque Control,直接转矩控制)。VC系统转矩响应较慢,DTC系统虽然响应较快但是转矩磁链脉动大,为此本文采用了MPC(Model Predictive Control,模型预测控制)的方法。MPC不仅保留了DTC响应快的特点,而且能够有效减小转矩、磁链脉动。PMSM驱动系统要实现高精度的控制一般需要对电流进行闭环控制,这就需要若干电流传感器来测量电流信息。然而,过多的电流传感器不但增加了系统成本,而且增加了系统的复杂性、降低了系统的可靠性。针对PMSM驱动系统中电流传感器故障的问题,国内外学者研究的还相对较少。本文在MPC系统的基础上分别针对一相电流传感器正常和无电流传感器两种情况做了相应的研究。主要内容为:(1)利用MPC的方法设计了PMSM MPC系统,通过与DTC系统的比较和分析,体现了MPC系统相比于DTC系统的优越性,并从降低开关频率和谐波失真的角度对MPC系统做出了改进。(2)在一相电流传感器正常的情况下利用直流母线电压、一相电流和位置角信息设计了基于自适应观测器的PMSM MPC系统。所设计的自适应观测器不仅准确估计出另一相电流,同时对定子电阻进行了在线辨识。将自适应观测器估计出的定子电流和定子电阻应用到MPC系统中,达到了比较好的控制效果。(3)在无电流传感器的情况下利用直流母线电压、逆变器开关状态和转速信息设计了基于自适应反步观测器的PMSM MPC系统。所设计的自适应反步观测器能同时在线估计定子电流和定子电阻。将自适应反步观测器估计出的定子电流和定子电阻应用到MPC系统中,实现了较为理想的控制效果。上述两种方法设计的观测器不仅能在线辨识定子电阻,而且提高了观测器对定子电阻的鲁棒性,增强了模型预测控制器对定子电阻的鲁棒性。最后,通过仿真实验验证了所提出方法的可行性和有效性。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM341

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本文编号：1254766