基于自抗扰控制的永磁同步电机SVM-DTC调速系统研究

发布时间：2017-09-05 00:43

  本文关键词：基于自抗扰控制的永磁同步电机SVM-DTC调速系统研究

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【摘要】：永磁同步电机因其体积小、结构简单、功率因数高的优点已被广泛应用于生产等各个领域。直接转矩控制因其原理简单、响应迅速等优点目前已经成为一种常用的高性能交流调速方法。但直接转矩方法中存在定子电阻易变、逆变器功率器件开关频率不恒定的问题。以永磁同步电机作为被控对象时,由于其定子电感较小,在系统启动、负载变化过程中,会有较大的电流冲击,造成系统磁链和转矩出现较大幅值的脉动。针对这一问题,本文以传统直接转矩调速系统为基础参考模型,采用空间电压矢量调制方法对传统直接转矩调速系统的结构进行改进,将自抗扰控制思想应用于调速系统。上述改进旨在消除直接转矩调速控制中的磁链、转矩脉动,优化调速系统的各项动态性能。具体工作研究内容如下:(1)概述永磁同步电机转子结构类型及其工作原理,推导归纳其在不同坐标系下的数学模型。(2)阐明直接转矩控制的调速原理。采用永磁同步电机为被控对象,通过Matlab/Simulink平台搭建传统直接转矩调速系统仿真模型。对该模型进行仿真,通过不同工况下的仿真结果分析系统的动态性能。(3)对空间电压矢量调制技术的原理进行研究,对其中各子模块进行说明。搭建由空间电压矢量调制技术改进后的直接转矩调速系统仿真模型。将所得仿真结果与传统直接转矩调速系统进行对比分析。(4)阐述PID控制器的控制原理,分析PID控制器优缺点。研究自抗扰控制的原理,对其跟踪微分器、扩张状态观测器及非线性状态误差反馈组合三部分结构进行阐述,对其算法中的参数进行分析研究。(5)根据直接转矩调速原理及永磁同步电机运动方程设计自抗扰转速控制器,替换常规调速系统转速环中的PI控制器。搭建基于自抗扰控制的直接转矩调速系统仿真模型,将所得仿真结果与之前系统进行对比分析得出结论。
【关键词】：直接转矩控制 永磁同步电机 自抗扰控制器
【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;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 永磁同步电机简介9
• 1.2 永磁同步电机调速控制方法9-11
• 1.2.1 恒压频比开环控制10
• 1.2.2 矢量控制10
• 1.2.3 直接转矩控制10-11
• 1.2.4 两种控制方案性能对比11
• 1.3 直接转矩控制11-12
• 1.4 自抗扰控制技术12-13
• 1.5 论文研究内容13-14
• 2 PMSM传统DTC调速系统14-29
• 2.1 PMSM概述14-15
• 2.2 PMSM数学模型15-19
• 2.2.1 三相静止坐标系PMSM数学模型15-16
• 2.2.2 两相静止坐标系PMSM数学模型16-18
• 2.2.3 两相旋转坐标系PMSM数学模型18-19
• 2.3 直接转矩控制原理19-24
• 2.3.1 定子旋转坐标系下的数学模型19-21
• 2.3.2 电压矢量选择21-23
• 2.3.3 滞环比较器及开关表23-24
• 2.4 传统DTC调速系统仿真24-28
• 2.5 小结28-29
• 3 SVM-DTC调速系统研究29-44
• 3.1 SVPWM调制技术29-37
• 3.1.1 空间电压矢量生成29-31
• 3.1.2 SVPWM调制技术的实现31-33
• 3.1.3 SVPWM调制技术仿真33-37
• 3.2 SVM-DTC调速系统37-43
• 3.2.1 参考电压矢量的生成37-38
• 3.2.2 SVM-DTC调速系统仿真38-43
• 3.3 小结43-44
• 4 基于ADRC的SVM-DTC调速系统研究44-61
• 4.1 PID控制器44-45
• 4.1.1 PID控制器结构分析44-45
• 4.1.2 PID控制器优缺点45
• 4.2 ADRC技术45-54
• 4.2.1 针对PID改进45-46
• 4.2.2 ADRC控制器46
• 4.2.3 跟踪微分器(TD)46-47
• 4.2.4 扩张状态观测器(ESO)47-48
• 4.2.5 非线性状态误差反馈律(NLSEF)48
• 4.2.6 ADRC控制器参数及稳定性研究48-54
• 4.3 ADRC转速控制器的设计54-56
• 4.3.1 PMSM运动方程54
• 4.3.2 ADRC转速控制器数学模型54-55
• 4.3.3 模型搭建55-56
• 4.4 基于ADRC的SVM-DTC调速系统仿真56-60
• 4.5 小结60-61
• 结论61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-65
• 攻读学位期间的研究成果65

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本文编号：794819