永磁同步电机周期性转矩/转速脉动抑制技术研究

发布时间：2020-12-30 06:19

　　交流伺服系统以其优越的性能广泛地应用于工业及运动控制领域。常见的伺服系统中,广泛存在着由电流传感器缩放误差、逆变器非线性因素、测速延迟较大等非理想因素造成的转矩/转速周期性波动。这些周期性谐波会严重恶化伺服系统性能,同时对于机电系统故障检测、负载转矩观测、转动惯量辨识等功能,若脉动转速较大,这些功能会受到严重影响。所以抑制机电系统周期性转矩/转速波动具有重大的现实意义及影响。本文首先针对造成转矩/转速脉动的各次谐波成因建立数学模型。其次针对谐波成因在控制环路中的不同位置,采取了相应抑制算法。本文主要采取了陷波滤波器法、比例积分谐振控制器法（Proportional-Integral-Resonant Controller,PIRC）,仿真与实验验证了抑制算法的有效性。实验结果表明多个PIRC并联使用时对脉动转速的抑制效果最为明显,但它存在高次谐波幅值升高的问题。针对同时使用多个PIRC后出现的高次谐波含量升高的问题,本文探究了其成因:测速精度较低。针对这一现象,本文采用卡尔曼滤波器（Kalman Filter,KF）来提升测速算法精度。卡尔曼滤波器在实际使用时具有两大难点:卡尔曼滤波器... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

电流采样模块示意图

参数 值额定功率 kW 0.75额定转矩 N·m 2.39额定转速 r/min 3000电机极对数 4转动惯量(整个系统) kg*m22*5.2*10-4(a)加入误差前 q 轴电流波形 (b)加入误差后 q 轴电流波形

- 9 -(c)加入误差前转速 FFT 分析 (d)加入误差后转速 FFT 分析图2-3 电流采样偏置及缩放误差加入前后转速波形及FFT分析图 2-2(a)(b)分别为加入电流采样偏置及缩放误差前后 q 轴电流波形；(c)(d)分别为两者对应的 q 轴电流 FFT 分析结果。图 2-3(a)(b)分别为加入电流采样偏置及缩放误差前后转速波形；(c)(d)分别为两者对应的转速 FFT 分析结果。由图 2-2、图 2-3 可见，加入电流采样偏置及缩放误差后，q 轴电流与转速立即产生幅值较大的脉动分量，以基频与基频二倍频谐波含量为主。其余次谐波加入前后变化不大，它们主要是由延迟、速度采样误差造成的。与 2.1.1节中理论分析基本相一致2.2 由死区效应引起转矩/转速脉动2.2.1 死区效应原理及模型逆变器的实际死区时间包括开关管开通和关断延时、人为设定的死区时间、续流二极管前向压降和开关管饱压降和等因素等效的延迟时间。三相电压源型逆变器(VSI)如图 2-4 所示，死区时间为dT ，在死区时间 中，A 相桥臂上下开关管 S1 和 S 4都关闭，此时电流方向决定了输出电压的极性。规定电流从逆变器流向负载时

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于数字滤波器的伺服系统谐振抑制方法[J]. 王建敏,吴云洁,刘佑民,张武龙.  北京航空航天大学学报. 2015(03)
[2]基于自适应陷波滤波器的在线机械谐振抑制[J]. 杨明,郝亮,徐殿国.  哈尔滨工业大学学报. 2014(04)
[3]基于陷波器参数自调整的伺服系统谐振抑制[J]. 李宗亚,罗欣,沈安文.  计算技术与自动化. 2013(04)

硕士论文
[1]三质量伺服系统定位抖振抑制技术[D]. 唐思宇.哈尔滨工业大学 2015
[2]工业机器人运动学标定技术的研究[D]. 王鹏.华北电力大学 2014
[3]交流永磁同步伺服系统电流环带宽拓展技术研究[D]. 牛里.哈尔滨工业大学 2010



本文编号：2947158