基于ARM的永磁同步电机无速度传感器的矢量控制

发布时间：2020-07-19 09:51

【摘要】：在交流调速系统中,由于永磁同步电机具有体积小、重量轻、效率高、功率因数高等一系列的优点;因此永磁同步电机在工业控制中得到了广泛的应用。然而对于油田中的抽油机系统或者风力发电中的变桨系统在外界环境比较恶劣的条件下运行时,常规的双闭环系统中的速度PI控制器就会受到一定的局限性,如抗干扰性变差、动态响应速度变慢等。为了提高永磁同步电机调速系统的性能,将采用滑模趋近律的控制方法来改进双闭环系统中的速度PI控制器。同时,为了能够使永磁同步电机矢量控制系统运行的更加平稳,则需要准确地获取转子的信息。但又考虑到机械传感器的使用会增加系统的成本而且还难以安装和维护;因此,采用无传感器控制技术即滑模观测器的控制算法来获取转子的信息。首先,针对永磁同步电机矢量控制系统在受到外界干扰时能正常运行并且能快速地恢复到原稳定状态,同时还能适用于高性能的调速场合;这就需要对双闭环系统中的速度环进行改进,因此将采用滑模趋近律的控制方法来实现速度环的控制。对于永磁同步电机无传感器矢量控制系统而言,将采用滑模观测器的控制算法来获取转子的信息。传统滑模观测器中一般都是采用不连续的符号函数作为控制函数来获取反电动势信息;由于实际的开关控制不可能实现理想化,因此会在时间或空间上产生滞后,从而造成系统的抖振。为了有效地抑制系统的这种抖振现象,将采用连续的饱和函数代替传统滑模观测器中不连续的符号函数作为控制函数来获取反电动势信息;同时又利用锁相环系统来估算转子的位置角。这将明显地提高获取转子位置角的精度。然后,在MATLAB/SIMULINK上建立基于滑模速度控制器的永磁同步电机矢量控制系统和基于改进的滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制系统的仿真模型。通过对比滑模速度控制器和常规速度PI控制器的矢量控制系统的仿真波形可知,滑模速度控制器的矢量控制系统具有稳定性好、动态响应速度快等优点。对比改进的滑模观测器和传统滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制系统的仿真波形可知,改进的滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制系统具有获取转子的信息更加准确、系统更加稳定、带载能力更强等优点。最后,以ARM为核心控制器搭建系统的硬件平台并给出电机的定子电流波形。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM341
【图文】：

2.5 八个基本电压空间矢量的位置和大小本电压矢量分别为 (001)1U 、 (010)2U 、 )、 (000)0U 。如图 2.5 所示，除了零电压矢其他非零的电压矢量的幅值皆相同且为βαθ6 6U Tref sU T60°UβU4 4αU T.6 电压空间矢量在第一扇区内的合成与分解扇区为例，定义：载波周期为sT ，两个相

东北石油大学硕士研究生学位论文永磁同步电机的电流控制策略。0进行控制，从转矩的角度看，该控制方式可以实现定很好地控制电磁转矩，就如同控制他励直流电机一样。，用转速给定信号 n 与实际检测到的转速信号n作差值度 PI 控制器可得到定子电流的交轴分量的参考值 qi 。同电机的三相定子电流，将检测到的三相定子电流经过 Cdi 、qi，再分别与对应的旋转坐标下的定子电流分量的两个电流分量的差值分别经过两个电流 PI 控制器，将 Park 逆变换得到两相静止坐标系下的定子电压αu 、βu六路 PWM 去驱动 IGBT，从而使永磁同步电机运行。quuαqΔe

选择李雅普诺夫函数为：221V = s（2-4根据李雅普诺夫稳定性理论第二法及定理可知，滑模控制系统的稳定性条件为：lim00<→sss（2-4其中：s s= s[ ε sgn(s) ks]（2-4式中： ε >0、 k >0且 s s<0，满足稳定性条件；滑模控制系统是稳定的。.5.4 滑模速度控制器的永磁同步电机矢量控制结构框图如图 2.10 所示，滑模速度控制器的永磁同步电机矢量系统框图与图 2.8 永磁同步矢量控制系统框图基本上一样，唯一的区别就是速度环。对于速度环的改进上面已细阐述，这里不再重复。quqi n uαqΔeΔe

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 水恒春;赵小珍;刘同e

本文编号：2762254