永磁同步电机模型预测直接转矩优化控制策略研究

发布时间：2020-08-05 20:40

【摘要】：永磁同步电机直接转矩控制,以其转矩响应快速性与强鲁棒性得到广泛关注。针对其存在的转矩与磁链脉动问题,本文在永磁同步电机直接转矩控制中运用模型预测控制算法,以算法滚动优化与反馈校正的特点对转矩、磁链脉动进行抑制;并在此基础上对模型预测直接转矩控制做出以下优化:运用空间电压矢量细分的相关理论方法,增加可预测电压矢量的个数,提升预测精度;同时,以永磁同步电机转矩变化率与电压矢量交轴分量的关系为基础,对预测运算进行简化处理,增进算法适用性。运用仿真软件验证了该算法的可行性和有效性。以STM32F103单片机为主控芯片,设计并搭建了永磁同步电机交流调速控制系统。并在此硬件平台的基础上运用IAR对系统软件进行设计,主要包括:上电初期完成电机起动,电流、速度和给定量的采样与控制以及模型预测直接转矩控制策略的实现等。在硬件平台上进行测试与验证,实验结果表明,优化后的模型预测直接转矩控制使得系统相电流波形正弦度高、高次谐波得到抑制;而且简化后的算法使得系统运行时间显著降低。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP273;TM341
【图文】：

系统仿真

图3-10 PMSM-MPDTC系统仿真图Fig.3-10 System block diagram of PMSM-DTC仿真电机参数如表 3-2 所示表 3-2 永磁同步电机仿真参数Tab.3-2 Simulation parameters of permanent magnet synchronous motor参数数值额定电压 Vdc/V 250额定转速 n/r·min-12500额定转矩 Ten/N·m 10极对数 P 4定子电阻 Rs/Ω 1.3定子电感 Ls/mH 0.825永磁体磁链 f/Wb 0.175此时，使系统运行在负载转矩为 5N·m、转速为 1500 r·min-1、定子磁链为 0.2 Wb、逆变器开关频率为 200KHz 的情况下，传统 DTC、MPDTC、与优化 MPDTC 的转

原理图,霍尔电流传感器,原理图,模块

图 4-4 IPM 模块与霍尔电流传感器原理图Fig.4-4 Principle of IPM module and hall current sensor4.1.3 转子信息反馈处理电路实现电机的控制需要通过转子信息反馈电路中的多个传感器实时对电机转子转速、转角等进行实时反馈与计算。位置传感器按照结构原理的不同可以分为光电式编码器、旋转变压器以及混合式光电位置传感器，其中光电式编码器又分为增量型和绝对型。增量型光电编码器的特点在于每产生一个角位移增量，就输出相应的脉冲，但无法确定转子的具体位置，因此在上电初期无法确定电机转子的初始位置。绝对式光电编码器在转轴的任意位置都可以输出一个固定的数字码，因此可以随时得知转子的具体位置，并且能够在电机上电时读出转子的初始位置。相对于增量型光电编码器而言，绝对型光电编码器在技术上要复杂的多。采用 SVPWM 方式控制电机时，电机起动时只有施加相应的电压矢量才能完成起动，因此获取电机转子的初始位置非常重要。本实验平台中采用的是一套由霍尔传感器与增量型光电编码器组合而成的混合式光电传感器。在电机起动时首先通过一组霍尔传感器测得电机转子的初始位置，在 SVPWM 控制策略下完成电机起动，启动过程结束后

接收电路,差动,信号,光电式

AUBUZUAUBUZUUUVUWUUUVUWUa光电式编码器输出信号 b霍尔传感器输出信号图 4-5 光电式编码器与霍尔传感器输出信号Fig.4-5 Output signal of photoelectric encoder and hall sensor传感器输出的两组信号，先分别经差动接收电路处理，再经过反向施密特触发器整形后得到稳定的脉冲信号，最后进入单片机进行数据处理。如图 4-6 所示为位置信号处理原理图，选取的芯片为 AM26LS32（四路差动信号驱动器）与 74LVC14（六路反向施密特触发器）。

【相似文献】