改进式磁链观测器的直线游标永磁电机无位置直接推力控制

发布时间：2020-09-14 16:39

　　城市轨道交通是解决城市交通堵塞的重要举措~([1-3])。传统的轨道交通驱动系统大多用旋转电机,成本较高。本文的控制对象永磁游标直线(Linear vernier permanent-magnet,LVPM)电机成本低、效率高、推力大,适合采用直接推力控制(Direct Thrust Force Control,DTFC)应用于轨道交通。但直线电机加装位置传感器成本巨大,需采用无位置控制,由此产生的位置误差会影响磁链计算精度,因此需要一种精度高、稳定性好、无延迟的磁链估计方法。本文提出了一种改进式磁链观测器用于估测磁链,精度高、鲁棒性强。将改进式磁链观测器与DTFC结合,提出了基于改进式磁链观测器的LVPM电机DTFC无位置控制系统。新的控制系统用改进式磁链观测器替代了传统的磁链计算,用无位置算法代替了位置传感器。结合改进式磁链观测器的优点,保证了在无位置运行下的磁链估算精度。本文的主要研究内容如下:1.研究了三相LVPM电机的结构与电磁特性。基于Ansoft有限元仿真软件,研究了磁场分布、定位力等特性,建立了LVPM电机的数学模型,推导了电压、磁链、推力等方程。2.研究了LVPM电机DTFC基本原理,包括电机电磁推力的计算和定子磁链的控制。针对传统磁链计算方法精度低、抗扰性差等问题,提出了一种改进式磁链观测器。通过公式推导与稳定性分析验证了观测器的正确性,并通过建立仿真模型对基于改进式磁链观测器的DTFC系统进行仿真分析,验证了观测器的可行性。3.构建了由反电势观测器和锁相环(Phase Locked Loop,PLL)模块组成的位置估计模块。将改进式磁链观测器和无位置算法结合起来,保证了在无位置运行下的磁链估算精度。通过仿真对LVPM电机改进式磁链观测器无位置DTFC系统进行了验证。4.构建了基于DSP2812的LVPM电机实验平台,包括硬件系统和软件的设计,通过实验研究验证本文提出的LVPM电机改进式磁链观测器无位置DTFC系统的可行性。并通过与传统方法的对比实验,验证了在存在扰动时的精度和抗扰性。
【学位单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM351
【部分图文】：

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【参考文献】